一种电动汽车集群备用容量计算方法、系统、设备和介质与流程

本发明涉及电动汽车，尤其涉及一种电动汽车集群备用容量计算方法、系统、设备和介质。

背景技术：

1、为实现双碳目标和构建新型电力系统，电动汽车成为了电能替代的重要对象，受到国家的大力支持。电动汽车数量连年保持快速增长，已经具有较大的保有量。电动汽车充电也成为了居民区域重要的用电组成部分。为缓解电动汽车给电网运行带来的负担，因此开展电动汽车需求响应成为了研究热点，利用车辆充电灵活性为电网提供备用、调峰等服务。

2、对于备用服务，电动汽车集群的备用容量可以分为上备用容量和下备用容量两种类型。上备用容量是指系统频率过低时调节频率使其向上恢复的备用能力，电动汽车的响应方式包括减小充电功率和增大放电功率两种情况。下备用容量是指系统频率过高时调节频率向下恢复的备用能力，电动汽车的响应方式包括增大充电功率和减小放电功率两种情况。然而，目前的电动汽车集群备用容量计算方法对用户用车行为随机变化影响的考虑不足，如果大量用户提前出行，可能会出现电动汽车集群实际备用容量大幅度低于预期，给电网管理机构和电动汽车聚合商带来麻烦。

技术实现思路

1、本发明提供一种电动汽车集群备用容量计算方法、系统、设备和介质，能够自适应电动汽车用车行为的随机波动，计算车辆集群的备用容量，提高计算结果的适用性和可信度，为电网管理机构和电动汽车聚合商提供参考，为实际开展电动汽车需求响应提供理论基础。

2、本发明提供了一种电动汽车集群备用容量计算方法，包括：

3、使用历史数据对电动汽车用户用车行为进行统计分析，拟合概率密度函数，反映用户行为的特征；

4、根据用户行为的特征，选取对车辆备用容量有影响的用户行为进行分析，生成相应的典型场景集，反映用户行为的不确定性；

5、借助典型场景集，构建电动汽车集群备用容量计算模型，以典型场景集下聚合商总花费的加权和最小为优化目标，提高计算结果的适用性和可信度。

6、优选的，所述使用历史数据对电动汽车用户用车行为进行统计分析，拟合概率密度函数，反映用户行为的特征包括：

7、构建电动汽车用户行为的出行时间、返回时间和日行驶里程的概率密度函数；其中，出行时间和返回时间满足正态分布特征，日行驶里程满足对数正态分布特征；

8、所述出行时间的概率密度函数表示为：

9、

10、所述返回时间的概率密度函数表示为：

11、

12、所述日行驶里程的概率密度函数表示为：

13、

14、其中，fl(x)、fs(x)和fd(x)分别表示用户出行时间、返回时间和日行驶里程的概率密度函数，x表示时段的编号；μl、μs和μd表示用户出行时间均值、返回时间均值和日行驶里程自然对数的均值；σl、σs和σd分别表示用户出行时间、返回时间和日行驶里程的标准差。

15、优选的，所述根据用户行为的特征，选取对车辆备用容量有影响的用户行为进行分析，生成相应的典型场景集，反映用户行为的不确定性包括：

16、根据用户行为的特征，选取对车辆备用容量有影响的用户行为采用基于拉丁超立方采样的蒙特卡罗方法生成典型场景集，反映用户意愿的整体分布情况，反映用户行为不确定性。

17、优选的，所述基于拉丁超立方采样的蒙特卡罗方法包括：

18、对车辆备用容量有影响的用户行为进行采样，将采样区域分成若干等间距不重叠的区间，选择每个区间中点所对应的随机变量作为采样值，确保随机分布区域能够被采样点完全覆盖，得到用户意愿的抽样场景；

19、对抽样场景采用基于概率距离的快速前代消除方法进行缩减，生成含有概率信息的典型场景集，使得缩减之前的场景集合与最终保留的场景集合之间的概率距离最小。

20、优选的，所述借助典型场景集，构建电动汽车的集群备用容量计算模型，以典型场景集下电动汽车聚合商总花费的加权和最小为优化目标，提高计算结果的适用性和可信度包括：

21、电动汽车聚合商通过充电合约将电动汽车集群聚合起来，对电动汽车的充电过程进行优化，其优化目标是聚合商在电力市场中的总花费最小化，总花费由购电花费和备用服务收益构成；

22、优化目标设定为典型场景集下聚合商总花费的加权和；

23、

24、其中，m表示电动汽车聚合商在电力市场中的总花费；i表示典型场景的总数目标，i表示典型场景的编号；pi表示场景i的发生概率；t表示所研究的时段总数，t表示时间编号；n表示电动汽车集群的车辆总数，n表示车辆编号；ct、和分别表示t时刻下的购电价格、上备用容量的补贴价格和下备用容量的补贴价格；和分别表示场景i下车辆n在时段t的预计充电功率、上备用容量和下备用容量。

25、优选的，在电动汽车的集群备用容量计算模型中，电动汽车的充电过程主要受到用户意愿、车辆最大充放电功率和电池总容量的限制；

26、其中，电动汽车最大充放电功率对充电功率的约束表达式：

27、

28、其中，和分别表示电动汽车的最大充电功率和放电功率；

29、电动汽车最大充放电功率对上备用容量和下备用容量的约束表达式：

30、

31、充电过程中电池电量和充电功率之间耦合关系的约束表达式：

32、

33、其中，表示场景i下车辆n在t时刻的电池电量；

34、电池电量最大变化范围的约束表达式：

35、

36、其中，和分别场景i下车辆n在t时刻允许的最大电量值和最小电量值；

37、由电池物理特性决定电量最大值和最小值的约束表达式：

38、

39、充电过程中的电池电量最小值的约束表达式：

40、

41、其中，tarr,n和tdep,n分别表示车辆n的用户出行返回时间和出行时间；earr,n、edep,n和ebot,n分别表示车辆n的返回剩余电量、出行期望电量和保底电量设定值；和分别表示场景i下车辆n可参与响应的开始时间和结束时间；

42、由用户意愿决定车辆参与响应开始时间和结束时间的约束表达式：

43、

44、一种电动汽车集群备用容量计算系统，包括

45、概率密度函数模块，用于使用历史数据对电动汽车用户用车行为进行统计分析，拟合概率密度函数，反映用户行为的特征；

46、典型场景集模块，用于根据用户行为的特征，选取对车辆备用容量有影响的用户行为进行分析，生成相应的典型场景集，反映用户行为的不确定性；

47、集群备用容量计算模型模块，用于借助典型场景集，构建电动汽车集群备用容量计算模型，以各个典型场景下聚合商总花费的加权和最小为优化目标，提高计算结果的适用性和可信度。

48、优选的，在所述典型场景集模块中，具体为：

49、根据用户行为的特征，选取对车辆备用容量有影响的用户行为采用基于拉丁超立方采样的蒙特卡罗方法生成典型场景集，反映用户意愿的整体分布情况，反映用户行为不确定性。

50、一种设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的一种电动汽车集群备用容量计算方法。

51、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行所述的一种电动汽车集群备用容量计算方法。

52、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

53、本发明公开一种电动汽车集群备用容量计算方法、系统、设备和介质，能够自适应电动汽车用车行为的随机波动，计算车辆集群的备用容量，提高计算结果的适用性和可信度，为电网管理机构和电动汽车聚合商提供参考，为实际开展电动汽车需求响应提供理论基础。