地面-低空异构协同充能控制方法、系统、设备及介质

本技术涉及电网充能领域，特别是涉及一种地面-低空异构协同充能控制方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、随着人类社会发展，电动汽车（ev）与电动垂直起降飞行器（evtol）的规模化应用也不断发展。一方面，ev规模化应用带来充电负荷的时空高度集中，同时其分布式动力电池也具备成为柔性储能资源的潜力，v2g（vehicle-to-grid，车辆到电网）技术已成为负荷侧响应的重要技术路径；另一方面，evtol作为低空经济的核心载运装备，正逐步在城市空中交通、应急救援、物流配送等场景开展示范应用，对大功率、高可靠性的空地一体化能源补给设施提出迫切需求。

2、与此同时，新型电力系统面临高比例可再生能源接入带来的调节压力，亟需海量分布式柔性资源参与电网互动，为ev、evtol等交通电动载运工具纳入源网荷储协同调度体系提供了需求牵引，也推动传统v2g技术向覆盖更广范围的x2g（everything-to-grid，一切到电网）技术体系演进。

3、目前，现有技术在空地一体化能源补给与x2g协同方面仍存在明显不足，主要体现在以下方面：

4、第一，设施布局相互割裂。现有ev充电站与evtol起降充能设施采用独立规划、独立建设的模式，二者分别配置配电、储能与能量管理系统，未能形成统一的x2g互动设施体系，造成城市土地资源、配电容量及储能系统的重复投资与浪费，难以发挥异构交通资源的协同效益；

5、第二，协同调度机制缺失。现有ev的v2g互动与evtol的充能管理相互独立运行，未能将二者整合为统一的多元异构x2g资源池，无法实现经济利益最大化。

技术实现思路

1、本技术的目的是提供一种地面-低空异构协同充能控制方法、系统、设备及介质，可实现ev与evtol的异构x2g资源协同，提高经济利益。

2、为实现上述目的，本技术提供了如下方案：

3、第一方面，本技术提供了一种地面-低空异构协同充能控制方法，应用于地面-低空异构协同充能控制系统中的能量管理控制器，地面-低空异构协同充能控制系统包括双层一体化充能站和能量管理控制器，双层一体化充能站与能量管理控制器电连接；双层一体化充能站包括下层的地面ev充放电区、上层的空中evtol起降与充放电区和光伏设备，以及上下层和光伏设备共用的配电系统、储能系统、直流母线；该地面-低空异构协同充能控制方法包括：

4、采集双层一体化充能站内各设备的运行状态数据；

5、根据直流母线电压、预设电压死区范围，确定直流母线电压处于预设电压死区范围；

6、以evtol的飞行安全要求作为刚性约束，将目标参数作为优化变量，以最小化多目标优化函数为优化目标，确定目标调度指令；目标参数包括ev、evtol及储能系统的可调参数，多目标优化函数用于指示充能站运行成本，目标调度指令用于指示目标参数的最优取值；

7、将目标调度指令下发至双层一体化充能站内对应设备执行。

8、可选地，刚性约束包括最低飞行电量约束、飞行任务时段放电禁止约束、功率平滑约束。

9、可选地，在确定直流母线电压处于预设电压死区范围之后，地面-低空异构协同充能控制方法还包括：

10、当站内ev聚合荷电状态小于预设聚合荷电状态安全阈值，根据预设最低飞行电量裕度值，更新最低飞行电量约束。

11、可选地，在确定直流母线电压处于预设电压死区范围之后，地面-低空异构协同充能控制方法还包括：

12、基于潮流灵敏度计算配电网节点电压预测值；当配电网节点电压预测值与预设节点电压安全下限的差值小于预设差值阈值，且双层一体化充能站站内存在处于地面停靠状态、电池电量满足最低飞行电量约束的目标evtol时，将目标evtol的可调放电容量确定为目标参数。

13、可选地，在确定直流母线电压处于预设电压死区范围之后，地面-低空异构协同充能控制方法还包括：

14、当站内ev的当前可下调容量低于预设可下调容量安全阈值，根据当前可下调容量和预设可下调容量安全阈值，确定目标最低飞行电量裕度值；根据目标最低飞行电量裕度值，更新最低飞行电量约束。

15、可选地，多目标优化函数如下式所示：

16、

17、其中，，

18、，

19、，

20、，

21、

22、式中，为电网购电成本，为电池循环损耗成本，为碳排放成本，为市场化收益；、、、分别为购电成本权重、损耗成本权重、碳排放成本权重、市场化收益权重；、、为调节系数，为并网点电压标幺值，为飞行任务紧迫度因子，为，为参考电压，为，为第j架evtol的预计起飞时刻，为预设正数，为碳排放成本权重的基准值，为碳价敏感系数，为时刻的碳交易价格，为碳交易参考价格，为市场化收益权重的基准值，为柔性容量激励系数，为时刻站内可用柔性调节总容量，满足，为第架evtol可调放电容量，为储能系统的可调充放电容量，为站内柔性调节容量上限。

23、进一步地，确定目标调度指令时，地面-低空异构协同充能控制方法包括：

24、根据安全优先仲裁协议，确定损耗成本权重和市场化收益权重；安全优先仲裁协议包括：当大于预设紧迫度阈值，确定损耗成本权重为大于购电成本权重及碳排放成本权重且相差至少两个数量级的预设正数、市场化收益权重为0；当，确定购电成本权重为、市场化收益权重为0；为节点电压安全下限，为节点电压安全上限。

25、第二方面，本技术提供了一种地面-低空异构协同充能控制系统，包括：

26、双层一体化充能站和能量管理控制器，双层一体化充能站与能量管理控制器电连接；

27、双层一体化充能站包括下层的地面ev充放电区、上层的空中evtol起降与充放电区和光伏设备，以及上下层和光伏设备共用的配电系统、储能系统、直流母线；

28、能量管理控制器用于执行第一方面的地面-低空异构协同充能控制方法。

29、第三方面，本技术提供了一种计算机设备，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序以实现上述第一方面的地面-低空异构协同充能控制方法的步骤。

30、第四方面，本技术提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面的地面-低空异构协同充能控制方法的步骤。

31、第五方面，本技术提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面的地面-低空异构协同充能控制方法的步骤。

32、根据本技术提供的具体实施例，本技术公开了以下技术效果：

33、本技术提供了一种地面-低空异构协同充能控制方法，通过采集双层一体化充能站内各设备的运行状态数据；根据直流母线电压、预设电压死区范围，确定直流母线电压处于预设电压死区范围，此时无需进行充电或放电的电压调控，避免后续优化出现电压压力风险；以evtol的飞行安全要求作为刚性约束，可以保证优化结果对evtol的飞行安全不会造成影响；将目标参数（ev、evtol及储能系统的可调参数）作为优化变量，以最小化指示充能站运行成本的多目标优化函数为优化目标，可以将ev与evtol的异构x2g资源整合，一同进行经济利益最大化优化，从而得到指示目标参数的最优取值的目标调度指令；将目标调度指令下发至双层一体化充能站内对应设备执行，实现双层一体化充能站的经济利益最大化。