一种分布式充电桩的虚拟电厂调峰控制方法及系统与流程

1.本技术涉及虚拟电厂调度技术领域，尤其涉及一种分布式充电桩的虚拟电厂调峰控制方法及系统。


背景技术：

2.目前，随着现代城市配电网发展迅速，网络结构趋于复杂化。随着城市用电负荷的不断升高，配电网负荷需求的不断加大，需要通过发电侧旋转备用来补充负荷的缺额，但是，通过发电侧旋转备用来补充负荷的缺额的方式不仅成本高，而且，难以满足配电网的经济运行要求。而通过传统负荷侧来降低负荷需求，又会严重影响供电可靠性。
3.同时，随着充电桩数量逐渐增多，这部分负荷总加已经影响到供电可靠性。由于充电桩的分布式布局特征，没有集中控制手段难以实现对这些分布式充电桩的控制，这就导致充电桩的供电可靠性较差，以及难以满足配电网的经济运行要求。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种分布式充电桩的虚拟电厂调峰控制方法及系统，用于解决充电桩的供电可靠性较差，以及难以满足配电网的经济运行要求的技术问题。
5.有鉴于此，本技术第一方面提供了一种分布式充电桩的虚拟电厂调峰控制方法，包括以下步骤：获取目标区域内的各充电桩在下个预设时间段内的调峰需求量；获取含有充电桩的各虚拟电厂在下个所述预设时间段内的调节裕度；将各虚拟电厂的调节裕度和所述调峰需求量进行比较，根据比较结果生成调峰需求指令，并将所述调峰需求指令分配到相应的虚拟电厂；基于所述调节裕度和所述调峰需求指令确定充电桩的功率调整量，并以功率成本最小为目标，建立虚拟电厂的线性规划模型，求解所述线性规划模型，输出充电桩的最佳功率调整量；通过虚拟电厂将所述充电桩的最佳功率调整量和所述充电桩的当前功率确定所述充电桩的最佳调峰需求指令，将所述最佳调峰需求指令分配到相应的所述充电桩，从而调整所述充电桩的当前功率。
6.优选地，所述获取目标区域内的各充电桩在下个预设时间段内的调峰需求量的步骤具体包括：假设有m个包含充电桩的虚拟电厂，设置变量i表示第i个虚拟电厂，，设第i个虚拟电厂包含的充电桩设备数为，设置变量表示第i个虚拟电厂的第j个充电桩，；基于超短期负荷预测系统获取日内负荷预测，记为，基于调度计划系统中获取下个所述预设时间段的日内联络线计划，记为，下个所述预设时间段的上旋转备用率
记为，由下式计算得到，式中，表示总发电容量；假设所述上旋转备用率的最小预留定值为，则根据下个所述预设时间段的上旋转备用率和所述上旋转备用率的最小预留定值的比较结果确定目标区域内的各充电桩在下个预设时间段内的调峰需求量，记为，具体为，当下个所述预设时间段的上旋转备用率高于或等于所述上旋转备用率的最小预留定值时，则调峰需求量；当下个所述预设时间段的上旋转备用率低于所述上旋转备用率的最小预留定值时，则由下式计算调峰需求量：；若调峰需求量不等于0，则进入所述获取含有充电桩的各虚拟电厂在下个所述预设时间段内的调节裕度的步骤；若调峰需求量等于0，则等待下一个调度周期到来时，重新执行所述获取目标区域内的各充电桩在下个预设时间段内的调峰需求量的步骤。
7.优选地，本方法还包括：假设调峰状态标志记为，其中，表示正在调峰状态，表示已结束调峰，调峰初始状态标志为，则有以下情况：当下个所述预设时间段的上旋转备用率高于或等于所述上旋转备用率的最小预留定值时，则将调峰状态标志转换为，以取消对充电桩的调峰指令的限制，并在不超过充电桩的额定功率情况下，根据负载大小确定充电功率；当下个所述预设时间段的上旋转备用率低于所述上旋转备用率的最小预留定值且调峰需求量时，则等待下一个调度周期到来时，重新执行所述获取目标区域内的各充电桩在下个预设时间段内的调峰需求量的步骤。
8.优选地，所述获取含有充电桩的各虚拟电厂在下个所述预设时间段内的调节裕度的步骤包括：遍历所有含有充电桩的虚拟电厂，记录各虚拟电厂的当前功率为，则第i个虚拟电厂在下个所述预设时间段内的对充电桩的调节裕度为，；
通过下式计算全网的虚拟电厂下个所述预设时间段内的调节裕度：。
9.优选地，将各虚拟电厂的调节裕度和所述调峰需求量进行比较，根据比较结果生成调峰需求指令，并将所述调峰需求指令分配到相应的虚拟电厂的步骤具体包括：判断调节裕度是否大于调峰需求量，若时，则第i个虚拟电厂的调峰需求指令，，进入所述基于所述调节裕度和所述调峰需求指令，并以功率成本最小为目标，建立虚拟电厂的线性规划模型，从而输出充电桩的最佳功率调整量的步骤；若时，则由下式计算虚拟电厂的预期负载率：则第i个虚拟电厂的调峰需求指令为：。
10.优选地，所述基于所述调节裕度和所述调峰需求指令确定充电桩的功率调整量，并以功率成本最小为目标，建立虚拟电厂的线性规划模型，求解所述线性规划模型，输出充电桩的最佳功率调整量的步骤具体包括：基于所述调节裕度和所述调峰需求指令确定充电桩的功率调整量，并以功率成本最小为目标，建立虚拟电厂的线性规划模型为：上式中，表示功率成本最小值，为充电成本，为充电桩的功率调整量；将所述线性规划模型变换为矩阵形式为，式中，表示虚拟电厂的预期调整量阵，；表示每个充电桩在所述预设时间段内的用电价格转置阵，；
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表示第i个虚拟电厂相应的每个充电桩调整量阵， ；表示等式约束系数阵，；表示第i个虚拟电厂的上限约束阵，；将min问题换为max问题，并添加负值系数得到，对于max问题中的不等式的约束条件，引入松弛变量s，则将max问题更新为max问题更新模型，式中，；在所述max问题更新模型中引入人工变量y和人工变量系数，将所述max问题更新模型转换为线性规划标准模型为，对所述线性规划标准模型进行求解，得到的充电桩的功率调整量作为充电桩的最佳功率调整量。
11.优选地，所述预设时间段为15分钟。
12.第二方面，本发明还提供了一种分布式充电桩的虚拟电厂调峰控制系统，包括：调峰需求获取模块，用于获取目标区域内的各充电桩在下个预设时间段内的调峰需求量；调节裕度获取模块，用于获取含有充电桩的各虚拟电厂在下个所述预设时间段内的调节裕度；调峰指令模块，用于将各虚拟电厂的调节裕度和所述调峰需求量进行比较，根据比较结果生成调峰需求指令，并将所述调峰需求指令分配到相应的虚拟电厂；功率调整输出模块，用于基于所述调节裕度和所述调峰需求指令确定充电桩的功率调整量，并以功率成本最小为目标，建立虚拟电厂的线性规划模型，求解所述线性规划模型，输出充电桩的最佳功率调整量；
充电桩功率调整模块，用于通过虚拟电厂将所述充电桩的最佳功率调整量和所述充电桩的当前功率确定所述充电桩的最佳调峰需求指令，将所述最佳调峰需求指令分配到相应的所述充电桩，从而调整所述充电桩的当前功率。
13.从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：本发明利用虚拟电厂技术将充电桩聚合成一个整体，通过虚拟电厂来对充电桩进行功率控制，从而更精确的匹配电网的负荷需求，同时，通过获取充电桩在下个预设时间段内的调峰需求量以及虚拟电厂中充电桩的调节裕度生成调峰需求指令，以满足调峰需求量和调节裕度，并以调节裕度和调峰需求指令确定充电桩的功率调整量，并以功率成本最小为目标，建立虚拟电厂的线性规划模型，增强了分布式充电桩参与调峰的经济性，满足配电网的经济运行要求，还提高了充电桩的供电可靠性，从而使得在保障电网安全的前提下，减少了对发电侧的旋转备用需求，最小化对负荷侧的影响。
附图说明
14.图1为本技术实施例提供的一种分布式充电桩的虚拟电厂调峰控制方法的流程图；图2为本技术实施例提供的一种分布式充电桩的虚拟电厂调峰控制系统的系统框图。
具体实施方式
15.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
16.为了便于理解，请参阅图1，本发明提供的一种分布式充电桩的虚拟电厂调峰控制方法，包括以下步骤：s1、获取目标区域内的各充电桩在下个预设时间段内的调峰需求量；s2、获取含有充电桩的各虚拟电厂在下个预设时间段内的调节裕度；s3、将各虚拟电厂的调节裕度和调峰需求量进行比较，根据比较结果生成调峰需求指令，并将调峰需求指令分配到相应的虚拟电厂；s4、基于调节裕度和调峰需求指令确定充电桩的功率调整量，并以功率成本最小为目标，建立虚拟电厂的线性规划模型，求解线性规划模型，输出充电桩的最佳功率调整量；s5、通过虚拟电厂将充电桩的最佳功率调整量和充电桩的当前功率确定充电桩的最佳调峰需求指令，将最佳调峰需求指令分配到相应的充电桩，从而调整充电桩的当前功率。
17.需要说明的是，本发明利用虚拟电厂技术将充电桩聚合成一个整体，通过虚拟电厂来对充电桩进行功率控制，从而更精确的匹配电网的负荷需求，同时，通过获取充电桩在下个预设时间段内的调峰需求量以及虚拟电厂中充电桩的调节裕度生成调峰需求指令，以满足调峰需求量和调节裕度，并以调节裕度和调峰需求指令确定充电桩的功率调整量，并
以功率成本最小为目标，建立虚拟电厂的线性规划模型，增强了分布式充电桩参与调峰的经济性，满足配电网的经济运行要求，还提高了充电桩的供电可靠性，从而使得在保障电网安全的前提下，减少了对发电侧的旋转备用需求，最小化对负荷侧的影响。
18.以下为本发明提供的一种分布式充电桩的虚拟电厂调峰控制方法，包括以下步骤：s100、获取目标区域内的各充电桩在下个预设时间段内的调峰需求量；在本实施例中，预设时间段为15分钟。
19.步骤s100具体包括：s101、假设有m个包含充电桩的虚拟电厂，设置变量i表示第i个虚拟电厂， ，设第i个虚拟电厂包含的充电桩设备数为，设置变量表示第i个虚拟电厂的第j个充电桩，；s102、基于超短期负荷预测系统获取日内负荷预测，记为，基于调度计划系统中获取下个预设时间段的日内联络线计划，记为，下个预设时间段的上旋转备用率记为，由下式计算得到，式中，表示总发电容量；s103、假设上旋转备用率的最小预留定值为，则根据下个预设时间段的上旋转备用率和上旋转备用率的最小预留定值的比较结果确定目标区域内的各充电桩在下个预设时间段内的调峰需求量，记为，具体为，当下个预设时间段的上旋转备用率高于或等于上旋转备用率的最小预留定值时，则调峰需求量；当下个预设时间段的上旋转备用率低于上旋转备用率的最小预留定值时，则由下式计算调峰需求量：；若调峰需求量不等于0，则进入获取含有充电桩的各虚拟电厂在下个预设时间段内的调节裕度的步骤；若调峰需求量等于0，则等待下一个调度周期到来时，重新执行步骤s100。
20.需要说明的是，上旋转备用率的最小预留定值应根据不同地区电网的实际情况进行设置，若当高于或等于时，则认为旋转备用需求充足；当低于时，则认为旋转备用紧张，需要启动调峰工序。
21.在一个具体实施例中，步骤s100还包括：
假设调峰状态标志记为，其中，表示正在调峰状态，表示已结束调峰，调峰初始状态标志为，则有以下情况：当下个预设时间段的上旋转备用率高于或等于上旋转备用率的最小预留定值时，则将调峰状态标志转换为，以取消对充电桩的调峰指令的限制，并在不超过充电桩的额定功率情况下，根据负载大小确定充电功率；当下个预设时间段的上旋转备用率低于上旋转备用率的最小预留定值且调峰需求量时，则等待下一个调度周期到来时，重新执行步骤s100，否则执行步骤s200。
22.s200、获取含有充电桩的各虚拟电厂在下个预设时间段内的调节裕度；在本实施例中，步骤s200具体包括：s201、遍历所有含有充电桩的虚拟电厂，记录各虚拟电厂的当前功率为，则第i个虚拟电厂在下个预设时间段内的对充电桩的调节裕度为，；s202、通过下式计算全网的虚拟电厂下个预设时间段内的调节裕度：。
23.s300、将各虚拟电厂的调节裕度和调峰需求量进行比较，根据比较结果生成调峰需求指令，并将调峰需求指令分配到相应的虚拟电厂；在本实施例中，步骤s300具体包括：判断调节裕度是否大于调峰需求量，若时，则第i个虚拟电厂的调峰需求指令，，进入基于调节裕度和调峰需求指令，并以功率成本最小为目标，建立虚拟电厂的线性规划模型，从而输出充电桩的最佳功率调整量的步骤；若时，则由下式计算虚拟电厂的预期负载率：则第i个虚拟电厂的调峰需求指令为：。
24.s400、基于调节裕度和调峰需求指令确定充电桩的功率调整量，并以功率成本最小为目标，建立虚拟电厂的线性规划模型，求解线性规划模型，输出充电桩的最佳功率调整量；在本实施例中，步骤s400具体包括：s401、基于调节裕度和调峰需求指令确定充电桩的功率调整量，并以功率成本最小为目标，建立虚拟电厂的线性规划模型为：
上式中，表示功率成本最小值，为充电成本，为充电桩的功率调整量；需要说明的是，充电成本分为三类，第一类是自用充电桩（指配建在自己停车位）的车主，充电按居民合表用户（非阶梯电价用户）收费。第二类是经营性社会公用充电设施，为电价加上服务费。第三类是党政机关、企事业单位和社会公共停车场中的充电设施。
25.s402、将线性规划模型变换为矩阵形式为，式中，表示虚拟电厂的预期调整量阵，；表示每个充电桩在所述预设时间段内的用电价格转置阵，； 表示第i个虚拟电厂相应的每个充电桩调整量阵， ；表示等式约束系数阵，；表示第i个虚拟电厂的上限约束阵，；s403、将min问题换为max问题，并添加负值系数得到，s404、对于max问题中的不等式的约束条件，引入松弛变量s，则将max问题更新为
max问题更新模型，式中，；s405、在max问题更新模型中引入人工变量y和人工变量系数，将max问题更新模型转换为线性规划标准模型为，对线性规划标准模型进行求解，得到的充电桩的功率调整量作为充电桩的最佳功率调整量。
26.需要说明的是，max问题更新模型中的条件中包含等式约束，因此，可以引入引入人工变量y和人工变量系数。
27.同时，可以通过matlab求解线性规划标准模型。
28.s500、通过虚拟电厂将充电桩的最佳功率调整量和充电桩的当前功率确定充电桩的最佳调峰需求指令，将最佳调峰需求指令分配到相应的充电桩，从而调整充电桩的当前功率。
29.在本实施例中，充电桩的最佳调峰需求指令，式中，表示充电桩的最佳功率调整量。
30.s600、等待下一个调度周期到来时，重新执行步骤s100~s500。
31.以上为本发明提供的一种分布式充电桩的虚拟电厂调峰控制方法的实施例的详细描述，以下为发明提供的一种分布式充电桩的虚拟电厂调峰控制系统的实施例的详细描述。
32.为了方便理解，请参阅图2，本发明提供的一种分布式充电桩的虚拟电厂调峰控制系统，包括：调峰需求获取模块100，用于获取目标区域内的各充电桩在下个预设时间段内的调峰需求量；调节裕度获取模块200，用于获取含有充电桩的各虚拟电厂在下个预设时间段内的调节裕度；调峰指令模块300，用于将各虚拟电厂的调节裕度和调峰需求量进行比较，根据比较结果生成调峰需求指令，并将调峰需求指令分配到相应的虚拟电厂；功率调整输出模块400，用于基于调节裕度和调峰需求指令确定充电桩的功率调整量，并以功率成本最小为目标，建立虚拟电厂的线性规划模型，求解线性规划模型，输出充电桩的最佳功率调整量；充电桩功率调整模块500，用于通过虚拟电厂将充电桩的最佳功率调整量和充电
桩的当前功率确定充电桩的最佳调峰需求指令，将最佳调峰需求指令分配到相应的充电桩，从而调整充电桩的当前功率。
33.需要说明的是，本实施例提供的一种分布式充电桩的虚拟电厂调峰控制系统的工作过程与上述实施例提供的一种分布式充电桩的虚拟电厂调峰控制方法的流程一致，在此不再赘述。
34.本系统利用虚拟电厂技术将充电桩聚合成一个整体，通过虚拟电厂来对充电桩进行功率控制，从而更精确的匹配电网的负荷需求，同时，通过获取充电桩在下个预设时间段内的调峰需求量以及虚拟电厂中充电桩的调节裕度生成调峰需求指令，以满足调峰需求量和调节裕度，并以调节裕度和调峰需求指令确定充电桩的功率调整量，并以功率成本最小为目标，建立虚拟电厂的线性规划模型，增强了分布式充电桩参与调峰的经济性，满足配电网的经济运行要求，还提高了充电桩的供电可靠性，从而使得在保障电网安全的前提下，减少了对发电侧的旋转备用需求，最小化对负荷侧的影响。
35.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
36.作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
37.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
38.以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。