一种面向电网调控的集群电动汽车负荷聚合方法及系统与流程

本发明属于电网调控领域，特别涉及一种面向电网调控的集群电动汽车负荷聚合方法及系统。

背景技术：

1、新能源汽车的推广对减缓气候变化、降低移动源的空气污染具有重要意义。中国作为全球新能源汽车最大的市场，增长势头强劲，所带来的车用用电量与用电负荷的增长，将成为未来用电增长的重要助推力之一。以2050年新能源汽车保有量2.4亿辆(含乘用车和商用车)为基数进行预测，新能源汽车的年用电量将达4922亿千瓦时，相当于目前中国全社会用电量的7.2％。这对未来发电侧、输配电侧以及充电桩等的规划布局将产生深远影响。电动汽车目前无序的充电的方式——即随时、随地与随机的充电，容易导致大量电动汽车在电网负荷高峰时段集中充电，进而增加电网负荷峰值，对发电、输配电的容量提出更高要求。电动汽车充电不仅会增加电网负荷，也会影响本地配电网的安全运行。

2、与其他负荷不同，电动汽车既可作为灵活电源，也可作为可调节负荷，不仅可以降低其充电对电网的负面影响，还在可再生能源高比例渗透下为电力平衡发挥积极作用。一方面，电动汽车的充电负荷具有高度灵活性，可以与供热电锅炉、建筑空调一样参与电力需求响应，扩大全社会可调节负荷的规模，增加负荷侧的灵活性。另一方面，电动汽车可借助其放电功能，作为储能设施或虚拟电厂，提供调峰、调频等辅助服务，缓解光伏和风电发电的波动性。

3、cn116111579a公开了一种电动汽车接入配电网集群方法，包括：s1，获取接入配电网中电动汽车的数据；s2，基于获取的数据计算单台电动汽车负荷模型参数；s3，基于单台电动汽车负荷模型参数负荷物理模型参数，采用蒙特卡洛模拟法抽取相当于实际配电网中接入电动汽车台数估计值的电动汽车负荷确定性模型参数；s4，将各电动汽车负荷确定性模型参数通过闵可夫斯基求和得到电动汽车集群模型参数。该方法基于单一类型电动汽车负荷模型参数进行蒙特卡洛抽样法确定电动汽车负荷模型参数，未考虑到电动汽车类型区别对于电动汽车负荷聚合的影响，因此最终求得的电动汽车集群模型参数与实际场景偏差较大。

4、现有研究未考虑集群电动汽车作为可调节负荷时区别于其他负荷的特性，不利于集群电动汽车参与电网调峰、备用等辅助服务市场，同时也不利于精准分析电动汽车作为可调节负荷参与电网调控的潜力空间。

5、综上所述，亟需一种面向电网调控的可调节集群电动汽车负荷聚合方法，为电动汽车以聚合方式参与电网调峰、备用等辅助服务提供精细化建模手段，精准分析电动汽车作为可调节负荷参与电网调控的潜力空间，推动电动汽车参与电网调节。

技术实现思路

1、针对现有技术未考虑电动汽车作为可调节负荷时区别于其他负荷特性的不足，本发明提供一种面向电网调控的集群电动汽车负荷聚合方法及系统，根据负荷聚合理论构建集群电动汽车负荷聚合模型，并提供算例分析不同时段下单一类型和混合类型电动汽车聚合模型与电网功率交互情况，来为电动汽车以聚合方式参与电网调峰、备用等辅助服务提供精细化建模手段。

2、本发明采用如下的技术方案。

3、一种面向电网调控的集群电动汽车负荷聚合方法，包括以下步骤：

4、步骤1：对接入电网的不同类型电动汽车负荷物理模型参数进行抽样；

5、步骤2：根据步骤1抽样得到的负荷物理模型参数中单一类型电动汽车的负荷物理模型参数，构建单一类型电动汽车潜力模型；

6、步骤3：根据步骤2构建的单一类型电动汽车潜力模型，构建单一类型电动汽车负荷聚合模型；

7、步骤4：根据步骤3构建的单一类型电动汽车聚合模型，基于不同类型电动汽车聚合模型，构建集群电动汽车负荷聚合模型。

8、本发明进一步包括以下优选技术方案：

9、在步骤1中，所述不同类型电动汽车包括私家车、出租车和公交车。

10、在步骤1中，所述负荷物理模型参数包括电动汽车剩余电量、开始充电时刻和结束充电时刻。

11、在步骤1中，对接入电网的不同类型电动汽车负荷物理模型参数进行抽样包括：构建负荷物理模型参数的概率密度函数；根据不同类型电动汽车的行驶模式和实际运营数据，对负荷物理模型参数的概率密度函数的变量参数进行估计；基于负荷物理模型参数的概率密度函数，对接入电网的不同类型电动汽车负荷物理模型参数进行抽样。

12、在步骤2中，单一类型电动汽车潜力模型的构建公式如下：

13、

14、

15、

16、其中，表示电动汽车i在t时刻的充电功率，表示电动汽车i在t时刻的放电功率；ev表示充电站的标识，和表示充电站允许电动汽车i在t时刻的充放电功率的上限和下限，ei,t表示电动汽车i在t时刻的电量，ηch表示对应转换系数，ηdis为对应转换系数，ti为电动汽车i的停靠时间，δt表示t时刻和t-1时刻的时间差。

17、在步骤3中，单一类型电动汽车负荷聚合模型的构建公式如下：

18、

19、

20、

21、其中，ei,arrival为入网时段电动汽车初始电量，ei,leave为离网阶段电动汽车电量；xi,t表示电动汽车i在t时刻的并网状态，xi,t＝1表示电动汽车i在t时段处于并网状态，xi,t＝0表示电动汽车i在t时段不在并网状态；xn,t表示电动汽车n在t时刻的并网状态，xn,t＝1表示电动汽车i在t时段处于并网状态，xn,t＝0表示电动汽车i在t时段不在并网状态；j表示充电站的索引，表示充电站j内电动汽车i的数量。7、根据权利要求6所述的面向电网调控的集群电动汽车负荷聚合方法，其特征在于：

22、在步骤4中，基于不同类型电动汽车聚合模型，集群电动汽车负荷聚合模型的构建公式如下：

23、

24、其中，esi,t表示充电站j内私家车si在t时刻的电量，eci,t表示充电站j内出租车ci在t时刻的电量,egi,t表示充电站j内公交车gi在t时刻的电量，表示充电站j内私家车si的数量，表示充电站j内出租车ci的数量，表示充电站j内公交车gi的数量。

25、同时，本发明实现了一种面向电网调控的集群电动汽车负荷聚合系统，包括：负荷物理模型参数抽样模块，单一类型电动汽车潜力模块、单一类型电动汽车负荷聚合模块和集群电动汽车负荷聚合模块；

26、所述负荷物理模型参数抽样模块用于对接入电网的不同类型电动汽车负荷物理模型参数进行抽样；

27、所述单一类型电动汽车潜力模块用于根据抽样得到的负荷物理模型参数中单一类型电动汽车的负荷物理模型参数，构建单一类型电动汽车潜力模型；

28、所述单一类型电动汽车负荷聚合模块用于根据构建的单一类型电动汽车潜力模型，构建单一类型电动汽车负荷聚合模型；

29、所述集群电动汽车负荷聚合模块用于根据单一类型电动汽车聚合模型，基于不同类型电动汽车聚合模型行，构建集群电动汽车负荷聚合模型。

30、本发明的有益效果在于，与现有技术相比，通过负荷聚合理论构建集群电动汽车负荷聚合模型，并提供算例分析不同时段下单一类型和混合类型电动汽车聚合模型与电网功率交互情况；最后分析了不同工况下电动汽车负荷聚合响应能力；本发明提出的聚合方法和系统，可为电动汽车以聚合方式参与电网调峰、备用等辅助服务提供精细化建模手段，精准分析电动汽车作为可调节负荷参与电网调控的潜力空间，推动电动汽车参与电网调节；对于支撑清洁能源消纳和电网安全高效运行，具有重要意义。