[發(fā)明專利]一種電動(dòng)汽車群的充放電優(yōu)化控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811474751.1
• 申請日: 2018-12-04
• 公開（公告）號: CN109383323B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃玉龍
• 申請（專利權(quán)）人: 暨南大學(xué)
• 主分類號: B60L53/66
• 分類號: B60L53/66;B60L53/67
• 代理公司: 珠海智專專利商標(biāo)代理有限公司 44262
• 代理人: 林永協(xié)

1.一種電動(dòng)汽車群的充放電優(yōu)化控制方法，其特征在于，包括：

獲取每臺參與充放電車輛的次日充放電時(shí)間段數(shù)據(jù)；

將次日時(shí)間離散為多個(gè)時(shí)隙，根據(jù)所有車輛的次日充放電時(shí)間段數(shù)據(jù)生成時(shí)隙集合；

獲取所述時(shí)隙集合中每個(gè)時(shí)隙的三相電力潮流數(shù)據(jù)和靈敏度數(shù)據(jù)，其中：

每個(gè)時(shí)隙的所述三相電力潮流數(shù)據(jù)根據(jù)以下公式組計(jì)算獲得：

該公式組中I_m為節(jié)點(diǎn)m中a相、b相、c相和中性點(diǎn)N注入電流復(fù)向量，I_Rem、I_Imm分別為I_m的實(shí)部和虛部，注入電流包括負(fù)荷注入電流和電動(dòng)汽車充電負(fù)荷注入電流V_m為節(jié)點(diǎn)n中a相、b相、c相和中性點(diǎn)N電壓復(fù)向量；V_Ren、V_Imn分別為V_m的實(shí)部和虛部，分別為節(jié)點(diǎn)mZIP負(fù)荷的有功功率和無功功率，由負(fù)荷預(yù)測和三相電力潮流計(jì)算模塊短期負(fù)荷預(yù)測得到，為節(jié)點(diǎn)m的電動(dòng)汽車充放電功率，通過該公式組計(jì)算負(fù)荷注入電流和電動(dòng)汽車充電負(fù)荷注入電流

隨后根據(jù)牛頓法按照以下公式組進(jìn)行三相電力潮流計(jì)算：

Y_mn為節(jié)點(diǎn)m和節(jié)點(diǎn)n之間的導(dǎo)納矩陣，分別為Y_mn中l(wèi)∈a,b,c,N、k∈a,b,c,N之間的導(dǎo)納、電導(dǎo)和電納，K為配電網(wǎng)總節(jié)點(diǎn)數(shù)；

所述靈敏度數(shù)據(jù)包括節(jié)點(diǎn)電壓幅值、電池放電深度、電池充放電費(fèi)用函數(shù)、電池放電損耗成本函數(shù)和負(fù)荷形狀函數(shù)對于控制變量的靈敏度數(shù)據(jù)，所述靈敏度數(shù)據(jù)根據(jù)以下公式組計(jì)算獲得：

首先采用公式計(jì)算出電動(dòng)汽車充放電功率；設(shè)N_PEVnk為n節(jié)點(diǎn)k相充放電電動(dòng)汽車數(shù)目，為節(jié)點(diǎn)n的k相的電動(dòng)汽車充放電功率；代數(shù)變量節(jié)點(diǎn)n＝1,…,K；控制變量u由電動(dòng)汽車充電功率和電動(dòng)汽車放電功率構(gòu)成節(jié)點(diǎn)n＝1,…,K；時(shí)隙t∈Γ_opt，其中Γ_opt為電動(dòng)汽車群優(yōu)化控制時(shí)隙集合，和分別為n節(jié)點(diǎn)k相電動(dòng)汽車數(shù)目t時(shí)隙第個(gè)電動(dòng)汽車充電功率和電動(dòng)汽車放電功率；

將中實(shí)部虛部三相電力潮流展開分別得到公式組：

將上述兩式寫成一般形式F(x,u)＝0，隨后根據(jù)公式得到代數(shù)變量x對控制變量u的靈敏度x_u；

根據(jù)公式和

計(jì)算得到節(jié)點(diǎn)電壓幅值V＝[... V_n^a V_n^b V_n^c V_n^N ...]^T對代數(shù)變量x的靈敏度V_x，n＝1,...,K；隨后根據(jù)公式V_u＝V_xx_u得到節(jié)點(diǎn)電壓幅值V＝[... V_n^a V_n^b V_n^c V_n^N ...]^T對控制變量u的靈敏度；

隨后根據(jù)下式得到系統(tǒng)的有功功率網(wǎng)損P_loss：

隨后根據(jù)下式計(jì)算得到電動(dòng)汽車群優(yōu)化控制期間網(wǎng)損費(fèi)用Z_lossC：

式中C^t為時(shí)隙t負(fù)荷電價(jià)，Γ_opt為電動(dòng)汽車群優(yōu)化控制時(shí)隙集合；

然后根據(jù)公式計(jì)算全部電動(dòng)汽車總充放電費(fèi)用Z_LC，Ω_PEV為電動(dòng)汽車所在節(jié)點(diǎn)集合，為時(shí)隙t電動(dòng)汽車電池放電電價(jià)；

隨后根據(jù)公式和得到充放電費(fèi)用Z_LC對時(shí)隙節(jié)點(diǎn)i∈Ω_PEV相k控制變量u的靈敏度Z_LCu，為n節(jié)點(diǎn)k相第個(gè)電動(dòng)汽車電池充放電時(shí)隙集合，Z_LC對其它控制變量的靈敏度為0；

然后根據(jù)公式得到t時(shí)隙n節(jié)點(diǎn)k相第個(gè)電動(dòng)汽車電池放電深度隨后根據(jù)公式得到全部電動(dòng)汽車總的電池放電損耗成本函數(shù)Z_Cost；其中，分別為n節(jié)點(diǎn)k相第個(gè)電動(dòng)汽車電池放電效率的倒數(shù)、自放電率、在時(shí)隙t的放電深度和電池價(jià)格；

根據(jù)公式和得到τ時(shí)隙n節(jié)點(diǎn)k相第個(gè)電動(dòng)汽車電池放電深度對時(shí)隙n節(jié)點(diǎn)k相控制變量u的靈敏度對其它控制變量的靈敏度均為0；

根據(jù)公式組

計(jì)算得到電池放電損耗成本函數(shù)Z_Cost對τ時(shí)隙n節(jié)點(diǎn)k相控制變量u的靈敏度Z_{Cost u}；

根據(jù)公式計(jì)算出時(shí)隙t節(jié)點(diǎn)n三相注入功率總和P_n(t)，隨后根據(jù)公式計(jì)算得出負(fù)荷形狀函數(shù)Z_S，其中S^t為在時(shí)隙t除去電動(dòng)汽車充放電外負(fù)荷歸一化參數(shù)；

根據(jù)公式和計(jì)算得到負(fù)荷形狀函數(shù)Z_S對時(shí)隙τ節(jié)點(diǎn)n相k控制變量u的靈敏度Z_Su；

根據(jù)所述靈敏度數(shù)據(jù)采用內(nèi)點(diǎn)法計(jì)算每個(gè)時(shí)隙中每臺車輛的充放電功率，其中：

目標(biāo)函數(shù)F_un根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇：其一，選擇電動(dòng)汽車用戶費(fèi)用最小化，F(xiàn)_un為全部電動(dòng)汽車總的充放電費(fèi)用Z_LC與總的電池放電損耗成本函數(shù)Z_Cost之和，故有F_un＝Z_LC+Z_Cost；其二，F(xiàn)_un為選擇負(fù)荷形狀函數(shù)Z_S與總的電池放電損耗成本函數(shù)Z_Cost之和，故有F_un＝Z_S+W_gZ_Cost，其中，W_g為權(quán)重系數(shù)；

以下公式組為電動(dòng)汽車充放電的最優(yōu)控制模型，采用內(nèi)點(diǎn)法求解該所述最優(yōu)控制模型：

最小化目標(biāo)函數(shù)F_un

約束方程如下：

Z_LC⁽ⁱ⁺¹⁾＝Z_LC⁽ⁱ⁾+Z_LCu⁽ⁱ⁾(u⁽ⁱ⁺¹⁾-u⁽ⁱ⁾)；

Z_Cost⁽ⁱ⁺¹⁾＝Z_Cost⁽ⁱ⁾+Z_{Cost u}⁽ⁱ⁾(u⁽ⁱ⁺¹⁾-u⁽ⁱ⁾)；

Z_S⁽ⁱ⁺¹⁾＝Z_S⁽ⁱ⁾+Z_{S u}⁽ⁱ⁾(u⁽ⁱ⁺¹⁾-u⁽ⁱ⁾)；

V_min≤V⁽ⁱ⁾+V_u⁽ⁱ⁾(u⁽ⁱ⁺¹⁾-u⁽ⁱ⁾)≤V_max；

n＝1,...,K；k＝a,b,c；

其中，和分別為n節(jié)點(diǎn)k相第個(gè)電動(dòng)汽車電池充放電起始時(shí)隙、充放電結(jié)束時(shí)隙、充放電時(shí)隙集合、電池最大放電功率、t時(shí)隙末端電池中的儲能、電池儲能上限、電池儲能下限、目標(biāo)充電狀態(tài)和單天最大允許放電深度，Γ_valley為配電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)隙集合；

最優(yōu)控制模型各式中上標(biāo)(i)、(i+1)表示第i、i+1次迭代數(shù)值；

式和為充放電功率上下限約束；

式表示負(fù)荷低谷時(shí)段不能放電；

式為充放電狀態(tài)互斥約束，同一時(shí)刻只能為充電或放電狀態(tài)的其中一種；

式和

分別為起始時(shí)隙和后續(xù)時(shí)隙電池儲能計(jì)算公式；

式為電池儲能上下限約束；

式為結(jié)束時(shí)隙最低電池儲能約束；

式為最大放電深度約束；

式表示全部電動(dòng)汽車電池充放電時(shí)隙集合的并集構(gòu)成電動(dòng)汽車群優(yōu)化控制時(shí)隙集合Γ_opt。