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专利号: 2016106583949
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种以维持微电网供需平衡为目的的电动汽车自动需求响应方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:S1.综合考虑供电侧可再生能源出力特性及需求侧PEV充放电特性信息,建立含ADR服务器、需求响应DR运行管理单元、ADR客户端和响应主体在内的ADR架构;

S2.将一天连续24h的时间进行离散化处理,均分为J个时段,对于任意第k时段,有k∈{1,2,...,J},且第k时段的时长为Δt;

S3.对于任意第k时段,DR运行管理收集供电侧可再生能源出力信息和需求侧用电信息,计算补偿需求量;

S4.补偿需求量不为零时,DR运行管理将补偿需求发给ADR服务器;ADR服务器收集响应主体的迫切水平参数,根据补偿供应量和补偿需求量计算虚拟电价vRTP和系统的需求状态FG信号,并通过ADR客户端发送给所有响应主体;

S5.对于各响应主体,其在接收到虚拟价格信号和FG信号后,综合考虑自身情况和接收到的信号自动调整自身充放电功率大小;

S6.重复步骤S1~S5,直至优化区间结束。

2.根据权利要求1所述的以维持微电网供需平衡为目的的电动汽车自动需求响应方法,其特征在于,所述步骤S1中,所述ADR架构包括:ADR服务器,用于基于系统内的常规负荷、可再生能源出力水平及PEV集群、储能系统功率信息制定虚拟实时电价,发布DR事件通知;

DR运行管理单元,用于监测系统内的可再生能源出力和负荷水平,形成DR需求,并将需求发送给ADR服务器;监视系统运行、监测DR实施效果;

ADR客户端,用于向下连接DR用户的各类响应主体,收集各PEV和储能的充放电迫切水平参数,并将ADR服务器制定的虚拟价格、FG信号发布给系统内的所有响应主体;

响应主体包括PEV集群和储能系统,所述响应主体为ADR项目的针对对象,将响应主体集合设为N+。

3.根据权利要求1或2所述的以维持微电网供需平衡为目的的电动汽车自动需求响应方法,其特征在于,所述步骤S3中,对于任意第k时段,DR运行管理收集供电侧可再生能源出力信息和需求侧用电信息,计算补偿需求量,具体包括k时段的光伏阵列输出功率 风机输出功率总和 微电网常规负荷功率和未处于响应状态下的PEV充电功率以及PEV入网信息;

对于PEV入网信息的记录:设该微电网接入的车辆集合为N,则车辆规模为n=|N|,对于任意车辆l∈N,其相关参数为:

式中: 分别表示车辆l接入微电网的时间和预期离开时间; 分别表示车辆动力电池的起始荷电状态(SOC)和离开微电网时的期望SOC,SOC表示电池剩余能量与电池容量的比值,因此有 表示PEV电池容量; 分别表示额定充、放电功率;

对于补偿需求量的计算:在所针对的含高渗透率可再生能源微电网环境下,电能供应量与需求侧使用量之间的功率差额即为系统所需的补偿需求量,需要响应主体共同出力补偿;记k时段的补偿需求量为 定义如下:

式中: 表示微电网系统在k时段的常规负荷功率; 的正、负分别表示当前功率补偿状态需求是从电网充电还是将电能反送至电网; 表示未处于响应状态下的PEV充电功率。

4.根据权利要求1或2所述的以维持微电网供需平衡为目的的电动汽车自动需求响应方法,其特征在于,所示步骤S4中,如果存在供需不平衡现象,即补偿需求量不为零时,则DR事件被触发,DR运行管理形成DR需求,并将需求发送给ADR服务器;ADR服务器收集响应主体的迫切水平参数,根据补偿供应量和补偿需求量制定虚拟实时价格信号以及FG信号,并通知微网系统中的所有响应主体;

对PEV迫切水平参数的记录:电力市场下,电动汽车参与系统内功率差额补偿的需求将直接取决于其自身的电池情况及预期的离网时间;当系统需要进行 时,对于其在k时段的迫切水平定义为:

式中: 表示响应主体i在k时段的放电迫切水平; 表示响应主体i的额定充电功率; 表示响应主体i离开电网的时段;Tk表示当前k时段;Ei,k表示响应主体i在k时段需要的充电能量; 表示响应主体i在k时段的功率交互效率; 表示响应主体i的电池容量;

从逻辑上来看,如果某响应主体的V2G迫切水平很高,那么反过来它会更倾向于不愿意接受G2V充电功率;因而,当需要G2V功率 时,第i辆PEV在k时段的迫切水平定义为:

式中: 表示响应主体i在k时段的充电迫切水平;

对储能迫切水平参数的记录:考虑到系统中的储能将一直处于连网状态,没有预期离网时间的概念,因此,储能充放电迫切水平仅由其当前剩余电量决定;重新定义储能的迫切水平如下:

min,ESS max,ESS

式中:S 、S 分别为储能系统(ESS)荷电状态的上、下限;Si,k表示响应主体i在k时段的荷电状态;

虚拟实时价格信号的制定:借鉴互联网流量控制领域的拥塞价格算法,定义虚拟实时价格(vRTP)机制;微电网环境下,vRTP信号被用于指导响应主体,使其能够及时响应系统中的功率缺额或盈余;据此,微网中所有处于响应状态的响应主体功率之和应与系统中需补偿的功率相同,即

式中:Pi,k表示响应主体i在k时段的补偿供应量;

当系统在虚拟电价的引导下达到供需平衡时,对于 有

式中:γ表示虚拟电价系数,为常数;

因此,对于所有的响应主体,总充放电功率为

引入一个正乘法因子εk,对vRTP的制定方法进行调整,使得处于响应状态的响应主体功率之和尽可能地完成供需功率差额的补偿,εk的计算公式如下:

虚拟电价取决于微电网中的补偿供应量和所需补偿需求量:

其中:vRTPk表示k时段的虚拟电价信号;

FG信号的制定:FG为与vRTP信号一起告知用户的标识信号:

FG信号用于标注当前系统需求状态是G2V(FG=1)还是V2G(FG=-1),该信号用于保证响应主体功率的方向自动与系统需要补偿的功率符号保持一致。

5.根据权利要求1或2所述的以维持微电网供需平衡为目的的电动汽车自动需求响应方法,其特征在于,所述步骤S5中,自动调整过程如下: S51.对于任意响应主体,即 ADR客户端通过计算车辆i在k时段的电池阈量来衡量电动汽车i在k时段的是否能够响应vRTP信号:

由上式可知, 表示车辆i已完成充电; 表示车辆i若在离网前持续充电的话,依然能完成充电;

S52.当下式成立时,转至步骤S53,否则响应主体不再响应vRTP信号,转而以最大功率进行充电:

式中: 为设定的电池阈值;

S53.ADR客户端判断vRTP信号是否大于设定阈值vRTPTH;响应阈值不等式定义如下: vRTPk≤vRTPTH  (14)

S54.若监测到vRTP信号超过设定阈值vRTPTH,响应主体将通过满足0<β<1的缩放因子β,减小其V2G/G2V功率直至vRTP信号值低于上限值,否则转至步骤S55;功率调整公式如下所示: Pi,k+1=βPi,k  (15)

式中:Pi,k+1表示响应主体i在(k+1)时段的补偿供应量;

S55.各主体响应接收到的vRTP和FG信号,并结合自身情况自主调整自身充放电功率,功率自动响应方式如下:

式中:φi是一个影响算法收敛速度的参数。