1.一种基于负荷裕度域的充换电站优化调度方法,其特征在于,所述负荷裕度域是针对“风‑网‑车负荷”模型中的“充电电动汽车负荷”和“换电电池电荷量”两种负荷的不确定性提出“充电EV负荷裕度域”和“换电电池电荷量裕度域”两个指标,用于检测每日负荷变化,所述调度方法包括如下步骤:
建立充换电站的经济调度模型;
基于负荷裕度域,确定经济调度模型的约束条件;
根据所述约束条件,采用带收缩因子的粒子群优化算法求解所述经济调度模型,获取最优的充换电站调度策略;
基于所述最优的充换电站调度策略,进行充换电站的调度;
所述建立充换电站的经济调度模型,具体包括:建立充电站经济收益模型:
其中,F11为充电站经济收益,T为调度总时段,Csg(t)为t时段充电站向电网的售电电价;
Psg(t)表示t时段充电站向电网售电的功率;σt1为售电时段;Ccha(i,t)为第i台EVt时段的充电电价;Pcha(i,t)为第i台EVt时段的充电功率;σt2为充电时段;Cbg(t)表示t时段充电站从电网的购电电价;Pbg(t)为t时段充电站从电网购电的功率,kW;σt3为购电时段;Cdischa(i,t)为第i台EVt时段的放电电价;Pdischa(i,t)为第i台EVt时段的放电功率;σt4为放电时段,N1表示充电站中EV的台数;
建立换电站经济收益模型:F12=f1+f2;
其中,F12为换电站经济收益,f1为换电站每次提供换电服务时向EV用户收取的服务费用, N2为用户待使用的换电站电池组数;Crent(j,t)为第j组EV车载电池在时间段t的租赁费用;Cservice(j,t)为第j组EV租赁电池在时间段t的附加服务费用;σt5为一天之内租赁服务的总次数;f2为换电站按用户车辆当前电量进行计费的收益, Csale表示EV换电零售价;SOC(j,t)为第j台EV电池组t时段需要换电需求时电池的电荷量百分比;Sj为第j台EV电池组的额定容量,kW;
建立风电场经济收益模型:
其中,F13为风电场经济收益;N3为风电场的个数;P(k,t)表示第k个风电场在t时段的发电功率;Cwind为风电上网电价;Pact(k,t)为第k个风电场t时段的实际出力;σt6表示的是风电上网时段;Ppre(k,t)为第i个风电场t时段的预测出力;Cbc为风电场减少出力的惩罚费用系数;
根据所述充电站经济收益模型、所述换电站经济收益模型和风电场经济收益模型,建立充换电站的经济调度模型maxF1=F11+F12+F13。
2.根据权利要求1所述的基于负荷裕度域的充换电站优化调度方法,其特征在于,所述基于负荷裕度域,确定经济调度模型的约束条件,具体包括:确定EV充电功率的约束条件:0≤Pcha(i,t)≤Pchamax(i,t),其中,Pchamax(i,t)为第i台EV在t时段的最大充电功率;
确定EV放电功率的约束条件:0≤Pdischa(i,t)≤Pdischamax(i,t),其中,Pdischamax(i,t)为第i台EV在t时段的最大放电功率;
确定充电站购电功率的约束条件:0≤Pbg(t)≤Pbgmax(t),其中,Pbgmax(t)为t时段充换电站最大购电量;
确定充电站售电功率的约束条件:0≤Psg(t)≤Psgmax(t),其中,Psgmax(t)为t时段充换电站最大售电量;
确定换电电池电荷量的约束条件:SOCmin≤SOC(j,t)≤SOCmax,其中,SOCmin和SOCmax分别表示换电池电荷量的最大值和最小值;
基于负荷裕度域,确定充换电站总功率的约束条件:其中,Pmin(d)和
Pmax(d)分别表示第d天充换电站总功率的最大值和最小值;
确定风电场输出功率约束条件:0≤Pact(k,t)≤Ppre(k,t)≤PN(k),其中,PN(k)为风电场k的装机容量。
3.根据权利要求2所述的基于负荷裕度域的充换电站优化调度方法,其特征在于,所述基于负荷裕度域,确定换电电池电荷量的约束条件,具体包括:根据第M‑1天的历史数据计算第M‑1天的负荷下限Pmin(M‑1)、负荷上限Pmax(M‑1)和充换电负荷裕度域Pλ(M‑1);根据第M天的历史数据计算第M天的负荷下限Pmin(M)、负荷上限Pmax(M)和充换电负荷裕度域Pλ(M);
根据第M‑1天的负荷下限和充换电负荷裕度域,利用公式P(M‑1)=Pmin(M‑1)+Pλ(M‑1),计算第M‑1天的负荷裕度值P(M‑1),根据第M天的负荷下限Pmin(M)和充换电负荷裕度域Pλ(M),利用公式P(M)=Pmin(M)+Pλ(M),计算第M天的负荷裕度值P(M);
判断第M天的负荷裕度值是否大于第M‑1天的负荷裕度值,得到第一判断结果;
若所述第一判断结果为第M天的负荷裕度值不大于第M‑1天的负荷裕度值,则利用公式Pmax(M+1)=Pmin(M)+2K1*Pλ(M)对第M天的负荷裕度值进行填谷计算,得到第M+1天的负荷上限Pmax(M+1),并令Pmin(M+1)=Pmin(M)得到第M+1天的负荷下限Pmin(M+1);其中,K1为填谷系数;
若所述第一判断结果为第M天的负荷裕度值大于第M‑1天的负荷裕度值,则利用公式Pmin(M+1)=Pmax(M)‑2K2*Pλ(M)对第M‑1天的负荷裕度值进行削峰计算,得到第M+1天的负荷下限Pmin(M+1),并令Pmax(M+1)=Pmax(M),得到第M+1天的负荷上限Pmax(M+1);其中,K2为削峰系数;
判断M+1是否小于d,得到第二判断结果;
若所述第二判断结果为M+1小于d,则根据第M+1天的负荷上限和负荷下限,利用公式计算第M+1天的负荷裕度值P(M+1),并将M的数值增加1,返回步骤“判断第M天的负荷裕度值是否大于第M‑1天的负荷裕度值,得到第一判断结果”,其中,K表示负荷裕度系数;
若所述第二判断结果为M+1不小于d,则将第M+1天的负荷上限和负荷下限分别设置为第d天的充换电站总功率的最大值和最小值。
4.根据权利要求3所述的基于负荷裕度域的充换电站优化调度方法,其特征在于,所述根据第M‑1天的历史数据确定第M‑1天的负荷下限Pmin(M‑1)、负荷上限Pmax(M‑1)和充换电负荷裕度域Pλ(M‑1),具体包括:根据第M‑1天的历史数据,利用公式确定第M‑1天的充电负荷下限Pchamin(M‑1);其中,Pcha(i,M‑1,t)表示第M‑1天的第t时间段第i台EV的充电功率;
根据第M‑1天的历史数据,利用公式确定第M‑1天的放电负荷下限
Pchangemin(M‑1);其中,Pchange(j,M‑1,t)表示第M‑1天的第t时间段第j组EV车载电池的换电功率;
根据第M‑1天的历史数据,利用公式确定第M‑1天的充电负荷上限Pchamax(M‑1);
根据第M‑1天的历史数据,利用公式确定第M‑1天的放电负荷上限
Pchangemax(M‑1);
根据第M‑1天的充电负荷下限和第M‑1天的放电负荷下限,利用公式Pmin(M‑1)=Pchamin(M‑1)+Pchangemin(M‑1),计算第M天的负荷下限Pmin(M‑1);
根据第M‑1天的充电负荷上限和第M‑1天的放电负荷上限,利用公式Pmax(M‑1)=Pchamax(M‑1)+Pchangemax(M‑1),计算第M‑1天的负荷上限Pmax(M‑1);
根据第M‑1天的负荷上限和第M‑1天的负荷下限,利用公式计算第M‑1天的充换电负荷裕度域Pλ(M‑1)。
5.根据权利要求3所述的基于负荷裕度域的充换电站优化调度方法,其特征在于,所述根据第M‑1天的历史数据计算第M‑1天的负荷下限Pmin(M‑1)、负荷上限Pmax(M‑1)和充换电负荷裕度域Pλ(M‑1),之前还包括:令第一迭代次数s=0;
根据第M‑s天的历史数据,计算第M‑s天的负荷标准差;
判断第M‑s天的负荷标准差是否在预设区间内,得到第三判断结果;
若所述第三判断结果表示第M‑s天的负荷标准差不在预设区间内,则将第一迭代次数的数值增加1,返回步骤“根据第M‑s天的历史数据,计算第M‑s天的负荷标准差”;
若所述第三判断结果表示第M‑s天的负荷标准差在预设区间内,则将第M天的历史数据替换为第M‑s天的历史数据;
令第二迭代次数l=0;
根据第M‑s‑l天的历史数据,计算第M‑s‑l天的负荷标准差;
判断第M‑s‑l天的负荷标准差是否在预设区间内,得到第四判断结果;
若所述第四判断结果表示第M‑s‑l天的负荷标准差不在预设区间内,则将第二迭代次数的数值增加1,返回步骤“根据第M‑s‑l天的历史数据,计算第M‑s‑l天的负荷标准差”;
若所述第四判断结果表示第M‑s‑l天的负荷标准差在预设区间内,则将第M‑1天的历史数据替换为第M‑s‑l天的历史数据。
6.根据权利要求3所述的基于负荷裕度域的充换电站优化调度方法,其特征在于,所述确定充换电站总功率的约束条件,之后还包括基于可信性理论,将充换电站总功率的约束条件转化为不确定的等价形式为:或
其中,γ为置信水平,(pt3,pt4)为EV负荷预测值,(pw3,pw4)为并网运行风电场的出力预测值,(θ3,θ4)表示比例系数,Pchange(j,t)为第j辆EVt时段的换电电池电荷量,Pwind(k,t)为第k个风电场t时段的风电出力,w表示第w个风电场,Ωw表示所有风电场集合。
7.根据权利要求1所述的基于负荷裕度域的充换电站优化调度方法,其特征在于,所述根据所述约束条件,采用带收缩因子的粒子群优化算法求解所述经济调度模型,获取最优的充换电站调度策略,具体包括:
根据约束条件,初始化粒子群中每个粒子的速度、位置和适应度函数值,及粒子群的个体最优值和群体最优值;
m+1 m m m
利用带有收缩因子的速度更新公式v(n) =φ{v(n) +c1r1[pbest ‑X(n) ]+c2r2m
[gbest‑X(n) ]},更新每个粒子的速度;其中,φ为收缩因子, C=c1m+1 m
+c2,c1和c2分别表示第一学习因子和第二学习因子;v(n) 和v(n) 表示第m+1次迭代和第mm m
次迭代的第n个粒子的速度,X(n)表示第m次迭代的第n个粒子的位置;pbest表示第m次迭代的个体最优值;gbest表示群体最优值;r1和r2分别为[0,1]范围内的第一随机数和第二随机数,C表示第一学习因子与第二学习因子的和;
m+1 m m+1 m+1
利用位置更新公式X(n) =X(n)+v(n) ,更新每个粒子的位置,其中,X(n) 表示第m+1次迭代的第n个粒子的位置;
根据每个粒子的速度和位置,计算所述经济调度模型,计算每个粒子的适应度函数;
将所述适应度函数值最大的粒子设置为个体最优值,判断所述个体最优值是否大于上一次迭代过程中的群体最优值,得到第五判断结果;
若所述个体最优值大于上一次迭代过程中的群体最优值,则将所述个体最优值设置为群体最优值;
判断迭第三代次数是否小于预设阈值,得到第六判断结果;
若所述第六判断结果表示第三迭代次数小于预设阈值,则第三迭代次数增加1,返回步m+1 m m m
骤“利用带有收缩因子的速度更新公式v(n) =φ{v(n) +c1r1[pbest ‑X(n) ]+c2r2m
[gbest‑X(n) ]},更新每个粒子的速度”;
若所述第六判断结果表示第三迭代次数不小于所述预设阈值,则将群体最优值的位置设置为最优的充换电站调度策略。