电力系统经济调度的技术-结合V2G技术的主动配电网调度方法

［全］电力系统经济调度的技术•结合V2G技术的主动配电网调度

方法

伴随着环境污染和能源短缺形势的日益严峻，不依赖化石能源的

电动汽车开始受到社会的广泛关注。电动汽车具有能效高、噪音

低和零尾气排放等特点，较传统的燃油汽车对环境更加友好，大

规模应用电动汽车能够有效缓解能源短缺、环境污染等危机并有

助于低碳经济目标的实现。

电动汽车目前可以分为公交车、出租车和私家车三大类。电动公

交车和电动私家车自身的电池容量难以满足一天运营的需要，因

此需要通过更换电池或快速充电的方式补充电能。私家车主要用

于车主上下班出行，其充电地点大都固定于单位停车场或者小区

车库，由于其日行驶里程较少，因此大都采用慢速充电的方式。

电动汽车规模化应用会在一天中特定时段形成巨大充电负荷，对

电网造成冲击，影响电网安全性。三类电动汽车的充电时间由各

自的出行习惯决定，有很强的规律性，这意味着可以通过一定的

方式对电动汽车的充电过程进行有序控制，降低充电负荷，提高

电网的可靠性和安全性。

V2G技术是电动汽车技术领域的最新技术，其核心是利用电动

汽车的蓄电池能够充电放电的特点，将大量电动汽车视作一个分

布式储能系统并对其进行管理，实现在电网负荷高峰期放电、低

谷期充电，从而降低峰谷差率，实现电网安全性和经济性的提升。

此外，大量蓄电池也能够作为可再生能源的缓冲，实现对光伏等

间歇式能源的消纳。

主动配电网具有潮流主动控制能力和与负荷的互动能力，是一种

可以优化利用分布式能源的技术解决方案。主动配电网能够消除

分布式能源对电网的影响，实现能源的高效率利用。

储能元件因其成本较高难以在配电网中大量运用，这也导致了分

布式能源常常难以被充分利用。在主动配电网中接入电动汽车并

通过一定的算法对其进行控制能够有效提升分布式能源的利用

率和电网运行的经济性，充分发挥主动配电网的优势。

问题拆分

该调度方法采用V2G技术控制电动汽车的充放电，在将电动汽

车视为储能系统的基础上，考虑电动汽车接入对线路出口有功功

率的影响对分布式能源和储能进行日前调度，再结合各类分布式

能源出力成本对已运行分布式发电单元实时调度，以储能出力波

动成本最小对储能进行实时调度，实现了对分布式能源的消纳,

提高了可再生能源的利用率，通过V2G系统对电动汽车的充电

和放电进行控制，在满足电动汽车用户出行的前提上对电网进行

削峰填谷，降低了配电网的峰谷差，提高电网运行的经济性和稳

定性。

问题解决

针对上述背景技术的不足，提供了结合V2G技术的主动配电网

调度方法，将电动汽车视为主动配电网的负荷，将V2G技术和

日前调度及实施调度相结合，降低大规模电动汽车接入电网带来

的负面影响的同时实现了分布式能源的有效利用，解决了现有主

动配电网调度技术中储能元件因成本高难以大量应用进而导致

分布式能源难以充分利用的技术问题。

开始

结束

图2

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案:

结合V2G技术的主动配电网调度方法，采用V2G技术控制电动

汽车的充放电，考虑接入主动配电网的电动汽车的充电功率对线

路出口功率的影响建立主配电网的日前调度优化模型，对分布式

能源出力和储能出力的日前调度值进行实时优化。

作为结合V2G技术的主动配电网调度方法的进一步优化方案，

采用V2G技术控制电动汽车的充放电的方法为：在峰谷负荷时

段对处于闲置状态的电动汽车进行充电，处于闲置状态的电动汽

车以满足用户使用需求为前提在峰谷负荷时段向主动配电网放

电。

作为结合V2G技术的主动配电网调度方法的进一步优化方案，

接入主动配电网的电动汽车的充电功率对线路出口功率的影响

通过建立的主动配电网充放电功率模型确定，该主动配电网功率

模型以在负荷节点进行充电的电动汽车的充电功率总和与该负

荷节点充电容量相等为目标，在负荷节点充电容量约束、电动汽

车充电功率约束、电动汽车出行需求约束下确定该负荷节点为接

入的各电动汽车提供的充电功率。

作为结合V2G技术的主动配电网调度方法的进一步优化方案，

主动配电网的日前调度优化模型以包含分布式能源出力成本、储

能设备充放电成本、电动汽车接入主动配电网充放电成本的总成

本最低为优化目标，在系统平衡约束、主动配电网输出功率约束、

分布式发电单元输出功率约束、储能设备充放电约束下优化分布

式发电单元出力以及储能出力。

作为结合V2G技术的主动配电网调度方法的进一步优化方案，

对分布式能源出力和储能出力的日前调度值进行实时优化的方

法为：考虑不同种类分布式单元出力的成本并以分布式能源运行

总成本最小为目标修正当前阶段已运行的分布式发电单元的出

力，根据当前阶段储能运行成本并以储能出力波动成本最小为目

标修正储能出力。

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域内馈线数为,cjt)为第。条线路在t时段的电价,一(。为t时段第e条纨

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作为结合V2G技术的主动配电网调度方法的再进一步优化方案，

主动配电网的日前调度优化模型的优化目标为：其中，f为全部

区域内馈线数量，ce(t)为第e条线路在t时段的电价，为t时段

第e条线路出口的有功功率值，n为分布式发电单元数量，cj(t)

为第j台分布式发电单元在t时段的单位运行成本，为第j台分

布式发电单元在t时段的有功功率值，m为储能设备数量，cc(t)

和cd(t)分别为储能设备在t时段的充电成本和放电成本,cd(t)

的值在储能设备处于充电状态时为0,cc(t)的值储能设备处于放

电状态时为0,为第k台储能设备在t时段充电或放电的有功功

率值，为第e条线路在t时段的有功网及值，和分别表示电动汽

车在t时段接入第e条线路充电和放电的成本，为t时段第e条

线路接入的电动汽车的充放电预测功率。

作为结合V2G技术的主动配电网调度方法的更进一步优化方案,

t时段第e条线路接入的电动汽车的充放电预测功率采用如下方

法预测：根据电动汽车出行时间概率分布及行驶里程概率分布对

电动汽车充电时段以及充电功率进行预测，采用恒功率放电近似

电动汽车实际放电过程进而预测电动汽车放电功率。

作为结合V2G技术的主动配电网调度方法的再进一步优化方案，

分布式能源运行总成本最小的目标函数为：

其中，P'DG,a(t)为排除光伏发电单元和风机机组外的可控分布

式单元t时段出力的修正值，cDG(t)为排除光伏发电单元和风机

机组外的可控分布式单元在t时段的单位运行成本，P5B(t)为

光伏发电单元t时段出力的修正值，cS(t)为光伏发电单元在t时

段的单位运行成本，P'W，Y⑴为风机机组t时段出力的修正值，

cW(t)为风机机组在t时段的单位运行成本，r为排除光伏发电单

元和风机机组外当前阶段已运行的可控分布式单元的总数，p为

当前阶段已运行的光伏发电单元的总数，q为当前阶段已运行的

风机机组的总数。

作为结合V2G技术的主动配电网调度方法的再进一步优化方案，

储能出力波动成本最小的目标函数为：其中,Pk(t)和P'k⑴分别

为修正前和修正后的储能出力，cc⑴和c'c⑴分别为储能设备在

日前阶段和实时阶段的充电成本，cd(t)和dd⑴分别为储能设备

在日前阶段和实时阶段放电的成本，Nt为实时调度时刻。

本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：

⑴本发明结合了电动汽车V2G技术，在将电动汽车视为储能系

统的基础上，考虑电动汽车接入对线路出口有功功率的影响对分

布式能源和储能进行日前调度，再