[发明专利]一种考虑电动汽车充电负荷时空分布的需求响应方法

权利要求书

1.一种考虑电动汽车充电负荷时空分布的需求响应方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)建立电动汽车充电负荷时空分布预测模型，用于预测区域电网内各节点在一天24小时内的充电负荷；

(2)将步骤(1)中预测得到的电动汽车充电负荷结果加入各节点原有负荷进行潮流运算，获得各节点电压偏移及输电线路阻塞情况，用于验证大规模电动汽车无序充电负荷接入对电网造成的电压过低、线路阻塞影响；

(3)基于步骤(1)中预测得到的电动汽车充电负荷结果，对电动汽车参与需求响应的潜力进行评估，得到每一时刻需求响应功率的上限值；

(4)基于步骤(3)中得到的各节点需求响应潜力，计算每时刻参与调度的需求响应功率值，并将需求响应后的负荷再次代入电网潮流运算；

对所述电动汽车参与需求响应的潜力进行评估，需满足如下公式：

式中：SOC_x,e(t)为电网节点x第e台电动汽车在t时刻的荷电量，为节点x第e台电动汽车满足第二天出行计划所需的最小荷电量，P_x,e为节点x第e台电动汽车的额定充电功率，为节点x第e台电动汽车第二天计划的出发时间；每台所述电动汽车响应时长需满足：

式中：为节点x第e台电动汽车参与需求响应时每次最短参与时间，为节点x第e台电动汽车两次参与需求响应之间最少的时间间隔，ε为单位阶跃函数；所述需求响应功率具体的计算方法如下：

(1-1)建立优化目标

以区域电网内各节点平均电压偏移最少为目标：

式中：DR_x(t)为每个节点在第t时刻使用的需求响应功率，ΔU_x为各节点平均电压偏移；U_x[DR_x(t)]为节点x在t时刻的电压，是随DR_x(t)大小变化的复合函数；为节点x的额定电压；

(1-2)建立约束条件

DR_x(t)应满足以下条件约束，每个节点每一时刻释放的需求响应功率不能超过智能负荷所提供的聚合需求响应潜力；

DR_x(t)≤DRP_x(t)

式中：ld(t)为t时刻的负荷功率，GR^limit为发电机组爬坡率限制；需求响应后的负荷曲线的平均斜率需要在0与发电机组爬坡率限制之间；

DR_x(t)＝0

式中：为节点x能够接受的电压偏移最低值，为节点x能够接受的电压偏移最高值；P_xx′[DR_x(t)]为在t时刻节点x和x′之间联络线上的有功功率，是随DR_x(t)大小变化的复合函数，由潮流计算得出；为节点x和x′之间联络线上的额定有功功率；当设定时间内负荷曲线的平均斜率在发电机组爬坡率限制之内、且无电压越限及联络线有功潮流过载，则节点需求响应功率为0；

式中：P_x(t)为节点x在t时刻的有功功率，ΔP_xx′(t)为节点x和x′之间联络线上在t时刻的有功损耗，∑P^G(t)为发电机在t时刻的有功出力；同理，Q_x(t)为节点x在t时刻的无功功率，ΔQ_xx′(t)为节点x和x′之间联络线上在t时刻的无功损耗，∑Q^G(t)为发电机在t时刻的无功出力；需求响应后应满足电网潮流的有功、无功功率平衡关系。

2.根据权利要求1所述的考虑电动汽车充电负荷时空分布的需求响应方法，其特征在于，所述电动汽车充电负荷时空分布预测模型具体的建立方法如下：

(a)确定蒙特卡洛模拟单体车辆行程，具体方法如下：

基于城市历史车流量数据进行蒙特卡洛抽样，决定第n辆车的出发位置到达位置出发时间和到达时间其中n为车辆编号；

根据电动汽车到达每趟行程终点时刻剩余电量，判断汽车是否需要充电，若剩余电量小于20％，则判断需要充电并记录当前所在位置和时间，分别记为s^charge和t^charge；若一趟行程结束后电量充足无需充电，则转到下一次蒙特卡洛抽样；

(b)建立聚合充电负荷预测模型。

3.根据权利要求2所述的考虑电动汽车充电负荷时空分布的需求响应方法，其特征在于，所述聚合充电负荷预测模型的建立方法如下：

对所有电动汽车进行蒙特卡洛抽样获得其行程和电量状态后，建立聚合充电矩阵C；C为S×T的矩阵，S为位置编号总数，T为日内时间分段总数，初始C矩阵值为0；对于每辆充电的电动汽车，有：

C(s^charge,t^charge)＝C(s^charge,t^charge)+p_n

其中，s^charge为充电行为开始时车辆所在地点，t^charge为充电开始时刻，p_n为第n辆车充电时的充电功率；

则得到聚合充电矩阵C：

矩阵中每个元素的值表示位置s在t时刻的总充电功率；每个节点日内聚合充电功率为：