安(ān)科瑞 陳聰(cōng)

摘(zhāi)要(yào):針(zhēn)對大量電(diàn)動(dòng)汽車(chē)(electricvehicle,EV)接入微電網(wǎng)帶(dài)來的(dí)穩(wěn)定性及經濟(jì)性問(wèn)題,同時為(wéi)充分(fēn)發揮EV的(dí)移動(dòng)儲能特(tè)性,提出(chū)一種(zhǒng)在(zài)動態(tài)電(diàn)價機製下考慮EV動力(lì)電(diàn)池移動(dòng)儲能特(tè)性的(dí)微電網調(tiáo)度(dù)模型(xíng)。首(shǒu)先(xiān),建(jiàn)立含(hán)EV動力電池，風(fēng)電，光伏，柴油(yóu)發電機(jī)組(zǔ)的(dí)微(wēi)電(diàn)網(wǎng)數學模(mó)型(xíng);其次,在(zài)綜(zōng)合(hé)考(kǎo)慮分布式(shì)電(diàn)源發電成本，EV用(yòng)戶成(chéng)本，電池(chí)損失(shī)成(chéng)本，環境成本的基礎上,計(jì)及(jí)與主(zhǔ)網電(diàn)能交(jiāo)易，新能(néng)源補貼(tiē)等多項收(shōu)益,製定考(kǎo)慮新能源(yuán)出(chū)力的(dí)EV動(dòng)態電(diàn)價機製(zhì);以(yǐ)微電(diàn)網運(yùn)行(háng)成本，EV用戶成本(běn)，環(huán)境(jìng)成(chéng)本低為(wéi)目(mù)標函數,建(jiàn)立計及EV移(yí)動儲(chǔ)能(néng)動態(tài)電價(jià)機(jī)製(zhì)的(dí)微(wēi)電網調度模(mó)型。為驗(yàn)證(zhèng)所提方法的(dí)有(yǒu)效(xiào)性,通過(guò)YALMIP和(hé)GUROBI建(jiàn)立並(bìng)求解(jiě)所提(tí)優調度(dù)模型。仿(fǎng)真(zhēn)結果(guǒ)表(biǎo)明,相比傳(chuán)統(tǒng)控(kòng)製方(fāng)法,微電網總運行成(chéng)本(běn)降(jiàng)低了(liǎo)16.96%。

關鍵(jiàn)詞:動(dòng)態電價(jià);電動(dòng)汽(qì)車;有序充電;動(dòng)力(lì)電池;微(wēi)電(diàn)網

1，引言(yán)

“雙碳”目(mù)標下(xià),利用電(diàn)動(dòng)汽(qì)車(chē)(electricvehicle,EV)移動儲(chǔ)能(néng)特性可(kě)提高(gāo)微(wēi)電網靈(líng)活性(xìng)。EV作(zuò)為(wéi)一種移(yí)動(dòng)儲能裝置,若進行(háng)有效控(kòng)製,參與(yǔ)微電網的優化調度,與新(xīn)能源協調運行,可提(tí)高(gāo)微(wēi)電網穩定性與經(jīng)濟性[1-2]。因(yīn)此(cǐ),亟(jí)需對(duì)考(kǎo)慮EV的微電網(wǎng)優(yōu)化(huà)調度方法(fǎ)進(jìn)行(háng)深入研(yán)究。

目前(qián),關(guān)於EV接(jiē)入微電網穩(wěn)定(dìng)性問題,相(xiāng)關(guān)學者(zhě)做了一(yī)定(dìng)研(yán)究。文(wén)獻[3]建立以鋰(lǐ)電池(chí)作為(wéi)儲能裝置(zhì)的全壽(shòu)命周期(qī)成本模型,未(wèi)利用EV集(jí)群(qún)提高微電網(wǎng)運行水平。文(wén)獻[4]針對新能源(yuán)出力的波動性(xìng)提出EV參與度和效(xiào)用(yòng)函數(shù)大(dà)的(dí)EV運行(háng)模(mó)型(xíng),設(shè)計了一種基(jī)於一致性(xìng)理(lǐ)論(lùn)的EV充放(fàng)電功(gōng)率分布式控製方法(fǎ)。文獻(xiàn)[5]提出(chū)一(yī)種(zhǒng)風(fēng)光(guāng)儲多能互補(bǔ)微(wēi)電(diàn)網係統日前調度優化(huà)模(mó)型(xíng)。文獻(xiàn)[6]建立總運行(háng)費用與(yǔ)總(zǒng)網損小(xiǎo)的(dí)微電網(wǎng)多(duō)目(mù)標(biāo)隨機(jī)動態(tài)優化(huà)調(tiáo)度模型(xíng)。文獻(xiàn)[7-8]建(jiàn)立考慮熱電(diàn)聯產(chǎn)機(jī)組及環境成本的(dí)微(wēi)電網(wǎng)經濟調(tiáo)度模型,通(tōng)過蓄電池儲能(néng)降低微電(diàn)網的綜合運行成本。但上(shàng)述文獻未(wèi)考(kǎo)慮將(jiāng)EV作(zuò)為(wéi)儲能裝(zhuāng)置(zhì)研究其(qí)充(chōng)放(fàng)電(diàn)雙(shuāng)向(xiàng)行為(wéi)對微電網經(jīng)濟調(tiáo)度(dù)的影響(xiǎng)。

針(zhēn)對上(shàng)述(shù)內(nèi)容,以下文(wén)獻(xiàn)通過(guò)電價引(yǐn)導EV參(cān)與微電(diàn)網儲能(néng)並(bìng)激(jī)勵(lì)用戶(hù)參與(yǔ)微電(diàn)網調度。文獻[9]中EV充(chōng)電電價(jià)采用(yòng)居(jū)民用電(diàn)峰(fēng)穀分時電價,激勵更(gēng)多用戶(hù)參(cān)與(yǔ)微電網(wǎng)調度(dù),但目(mù)標函(hán)數中未考慮(lǜ)EV電(diàn)池(chí)損(sǔn)失成本。文獻[10]通(tōng)過研(yán)究EV用(yòng)戶(hù)對(duì)電(diàn)價變化的需求響應(yīng),提(tí)出(chū)引(yǐn)導(dǎo)EV充電(diàn)的峰穀電價(jià)定價(jià)方案(àn),但(dàn)會(huì)出現(xiàn)反調峰(fēng)現象(xiàng)。文獻(xiàn)[11]分析分時(shí)電(diàn)價(jià)對充電EV負(fù)荷(hé)轉移(yí)概率(shuài)的影(yǐng)響,均未(wèi)考慮EV用戶(hù)成本，電(diàn)池損失成(chéng)本(běn)。文獻(xiàn)[12]根(gēn)據(jù)電網(wǎng)預(yù)測調度目標提(tí)出(chū)考慮(lǜ)EV用(yòng)戶期望(wàng)的定(dìng)價策(cè)略,用(yòng)戶(hù)可(kě)按照自身需(xū)求選(xuǎn)擇充電時(shí)段。以上(shàng)文(wén)獻所提定(dìng)價方(fāng)法均基(jī)於EV用(yòng)戶(hù)需(xū)求(qiú)響(xiǎng)應及(jí)用(yòng)戶(hù)成本(běn),未考慮新能源(yuán)出(chū)力對電(diàn)價的影響(xiǎng)。

鑒於上述問題,首(shǒu)先提(tí)出(chū)一種在(zài)動態電價機(jī)製下考慮EV移動儲(chǔ)能的微(wēi)電網(wǎng)調度模型。所提(tí)EV動(dòng)態電(diàn)價(jià)機(jī)製(zhì)根(gēn)據新(xīn)能源(yuán)預測功率(shuài)得(dé)出各(gè)時段的(dí)充(chōng)電電價,引導EV參與微(wēi)電網調度(dù)。其(qí)次,建(jiàn)立考慮環(huán)境(jìng)成本，微(wēi)電(diàn)網運(yùn)行成本和EV用(yòng)戶成(chéng)本(běn)低目標的(dí)經(jīng)濟(jì)調度模(mó)型。通(tōng)過(guò)與傳(chuán)統(tǒng)無(wú)序充電對(duì)比分析互(hù)動(dòng),所提考慮EV移動儲能的(dí)動(dòng)態電價機(jī)製(zhì)提(tí)升了(liǎo)微電(diàn)網與EV用(yòng)戶(hù)經(jīng)濟(jì)效(xiào)益,驗證所提(tí)方(fāng)法的(dí)有效性。

2，電動汽(qì)車接入(rù)微電(diàn)網的(dí)調度結構

圖1為(wéi)微(wēi)電(diàn)網(wǎng)結(jié)構,微電網包含微電(diàn)網能量(liáng)管(guǎn)理係(xì)統(tǒng)，微電源(yuán)及(jí)常(cháng)規(guī)負荷(hé),其(qí)中微(wēi)電源(yuán)由柴油(yóu)發電機(dieselgenerators,DG)，風(fēng)電機組(windturbines,WT)，光伏發電(diàn)係統(photovoltaicpanels,PV)組(zǔ)成(chéng)。EV接(jiē)入微電(diàn)網可減(jiǎn)小對主網(wǎng)的(dí)電力需(xū)求,也(yě)可(kě)將EV作(zuò)為(wéi)移動儲(chǔ)能來(lái)平(píng)衡(héng)微(wēi)電網(wǎng)與(yǔ)常規負荷間的(dí)電(diàn)力。

微(wēi)電網(wǎng)能量(liáng)管理係(xì)統(tǒng)根據(jù)EV用戶接(jiē)入(rù)時間(jiān)，電(diàn)池信息及(jí)未來(lái)24h源荷(hé)出力(lì)預測數據(jù),向EV用(yòng)戶發布(bù)充電電(diàn)價信息等(děng)待用戶響(xiǎng)應,參與(yǔ)微電(diàn)網儲(chǔ)能調(tiáo)節(jié),並(bìng)安排各(gè)微電(diàn)源(yuán)的(dí)出力(lì)。當微電網內部(bù)發電量(liáng)無(wú)法消(xiāo)納(nà)或供(gōng)電不足時,微電網能(néng)量管理係統根(gēn)據主網的購售(shòu)電價通過(guò)聯絡(luò)綫(xiàn)與(yǔ)主(zhǔ)網進(jìn)行能量(liáng)交(jiāo)換。

a.PV模(mó)型

光(guāng)伏(fú)發電輸(shū)出功率表示(shì)為(wéi)

式(shì)中:PPV為PV實際(jì)出力(lì);PPV,STC為標準測試條件下(xià)功率;R，RSTC分(fēn)別為實(shí)際(jì)光(guāng)照(zhào)強度值(zhí)，標準(zhǔn)測(cè)試條(tiáo)件下光(guāng)照(zhào)強度(dù)值(zhí);γ為(wéi)功率(shuài)溫度係(xì)數;Ta，Tr，Tamb，TNOC分(fēn)別為光伏單(dān)元(yuán)實際(jì)溫(wēn)度(dù)，參照溫度(dù)，環境溫度(dù)和正常(cháng)條(tiáo)件下光伏(fú)單元溫度。

b.WT模(mó)型

風(fēng)電機組輸(shū)出(chū)功率(shuài)為(wéi)^[13]

式(shì)中:PWT，PWT_rate分別為WT實(shí)際(jì)功率和額定(dìng)功率;Vci，Vco，Vr分別為機組(zǔ)切入(rù)風速(sù)，切出風速(sù)，額(é)定(dìng)風(fēng)速(sù),分別取(qǔ)3m/s，25m/s，14m/s。

c.DG模(mó)型(xíng)

柴(chái)油(yóu)發電機(jī)的燃料(liào)消(xiāo)耗(hào)量(liáng)是其(qí)輸出(chū)功率的綫性函(hán)數，即(jí)：

式中：F為燃料(liào)消(xiāo)耗率(shuài);F₀為截距(jù)係數(shù);F₁為斜率;P_{DG_rate}為DG的額(é)定功率(shuài);P_DG為DG的實(shí)際功率(shuài)。

d.EV動(dòng)力電(diàn)池充(chōng)放(fàng)電功率模型(xíng)

EV充放電模(mó)型如下(xià):

式(shì)中:S_OC(t)為t時刻(kè)電池的電量情況;S_OC(t-1)為t-1時(shí)刻電池的(dí)剩(shèng)餘電(diàn)量;γ為電池的自放(fàng)電(diàn)係數;μ_ch，μ_dis分別為(wéi)電池(chí)充(chōng)電(diàn)和放(fàng)電效(xiào)率(shuài);P^ch_EV,t，P^dis_ev，t分別為(wéi)t時刻EV充電(diàn)功率和(hé)放(fàng)電功率。

e.基(jī)於蒙(mēng)特卡洛的(dí)EV無(wú)序(xù)充電模(mó)型

單個EV的充(chōng)電行(háng)為由車(chē)主決定(dìng),具(jù)有較強的隨(suí)機性。在(zài)大(dà)數(shù)據背(bèi)景下(xià),EV數據可(kě)經(jīng)分析，歸納近(jìn)似滿(mǎn)足(zú)相應(yīng)的(dí)概(gài)率(shuài)分(fēn)布,如式(6)，式(shì)(7)所(suǒ)示。EV出行(háng)數(shù)據來(lái)自美(měi)國(guó)交(jiāo)通(tōng)部(bù)對全美車輛出(chū)行(háng)調(tiáo)查(chá)數(shù)據(jù)^[13]。

EV起止充(chōng)電時間(jiān)服從(cóng)正(zhèng)態(tài)分布,概(gài)率密度函(hán)數如式(6)所示。

式中:μ_s取17.6;σ_s取(qǔ)3.4。

日行(háng)駛距離(lí)近似服(fú)從對數正態分(fēn)布(bù),概(gài)率密(mì)度函數(shù)為(wéi)

式中:μ_d取3.2;σ_d取(qǔ)0.88。

EV充(chōng)電時長為

式中:T_C為充電(diàn)時間(jiān);S為(wéi)日行(háng)駛(shǐ)距離;W₁₀₀為(wéi)耗電量;P_C為充(chōng)電功率。

通(tōng)過(guò)蒙(mēng)特(tè)卡洛(luò)法(fǎ)抽(chōu)取(qǔ)每輛EV起始(shǐ)充(chōng)電時間及日行駛距離得(dé)出(chū)每輛EV的(dí)充電時長(cháng),計算單輛EV充電負荷(hé),之後對充(chōng)電負荷疊加(jiā),得到(dào)所(suǒ)有(yǒu)充(chōng)電負荷。將1天(tiān)分為(wéi)24個時段,間隔1h,可得出(chū)N輛(liàng)EV每時段對(duì)應的充電負(fù)荷(hé)為

式中(zhōng):P_j為(wéi)j個時(shí)段總充(chōng)電(diàn)負(fù)荷;N為(wéi)EV數(shù)量;P_n，j為(wéi)n輛EV在j個時段充電(diàn)負(fù)荷(hé)。

采(cǎi)用蒙(mēng)特卡(qiǎ)洛法(fǎ)抽取(qǔ)單位(wèi)EV起(qǐ)始充(chōng)電(diàn)時(shí)間(jiān)，日(rì)行駛(shǐ)距離的計算(suàn)方(fāng)法,其流(liú)程(chéng)如圖2所(suǒ)示。

對(duì)50輛EV進行100次(cì)模(mó)擬得到(dào)EV無序(xù)充(chōng)電(diàn)功率(shuài)負(fù)荷(hé)曲綫(xiàn),如圖3所示。

3，EV有序充電控製策(cè)略

本文通過電(diàn)價激(jī)勵(lì)控製(zhì)EV有序充電,充(chōng)分開(kāi)發EV電池儲(chǔ)能(néng)潛(qián)力(lì),提出一種(zhǒng)根據新能源出(chū)力(lì)大小(xiǎo)製(zhì)定EV動態充電(diàn)電價(jià)的方法(fǎ)。文中所提考慮EV移(yí)動(dòng)儲能(néng)的(dí)動態充電電價同(tóng)時兼顧EV用(yòng)戶(hù)成(chéng)本(běn)與(yǔ)新能(néng)源出力(lì)大小,根(gēn)據24h內(nèi)風電(diàn)，光伏出力預測(cè)值(zhí)與平(píng)均(jūn)值(zhí)計算EV各時段充電(diàn)電(diàn)價(jià)。文獻[14-15]將(jiāng)風(fēng)電，光(guāng)伏出力劃分為3個階段(duàn)，分(fēn)別(bié)對應3個(gè)EV充電電(diàn)價(jià)階段(duàn)(高，平，低(dī)),通過(guò)計算(suàn)得到3個出力(lì)階段的大(dà)值，小值(zhí)相(xiāng)對平均值(zhí)的(dí)波(bō)動範(fàn)圍為30%左右,由(yóu)於(yú)文獻[15]典(diǎn)型(xíng)日出力數據與(yǔ)實(shí)際整(zhěng)體出(chū)力存在誤差,文中(zhōng)風電，光伏(fú)出力波動範(fàn)圍取(qǔ)25%。風電，光伏(fú)出(chū)力(lì)超過其平(píng)均(jūn)值的(dí)125%,EV充電電價(jià)低(dī);低於(yú)其平均值的75%,EV充(chōng)電電價高(gāo);在兩者(zhě)之(zhī)間(jiān)為平電(diàn)價(jià),高(gāo)，低電價(jià)分別基於平(píng)電價上，下(xià)浮動60%。EV基準(zhǔn)充電(diàn)電價S₀為居民用電三級(jí)電(diàn)價,高(gāo)，低，平(píng)充(chōng)電(diàn)電(diàn)價階(jiē)段(duàn)分(fēn)別為1.253元/kWh，0.335元(yuán)/kWh，0.781元/kWh。為便(biàn)於計(jì)算,文中S₀取0.8元/kWh,高(gāo)，低(dī)，平分(fēn)時電價(jià)取1.28元/kWh，0.8元/kWh，0.32元(yuán)/kWh。

EV充(chōng)電電價(jià)與(yǔ)風電，光伏(fú)預測(cè)功率關(guān)係如下(xià):

式中(zhōng):s(t)為(wéi)24h內t時段(duàn)的充電價格(gé);S₀為(wéi)基準充電電(diàn)價,取(qǔ)0.8元(yuán)/kWh;P′_n為t時段風電，光伏出力(lì)預測(cè)功(gōng)率;P_n為(wéi)風(fēng)電，光(guāng)伏出力預測(cè)功(gōng)率平(píng)均值(zhí);T為調(tiáo)度周(zhōu)期(qī)時段數。

利用(yòng)各時段充電電(diàn)價差(chà)將EV充電負荷轉移到風電(diàn)，光伏(fú)出力大的時(shí)段,具(jù)體流(liú)程(chéng)見(jiàn)圖4。

4，調度模(mó)型

4.1目標函數

微電網(wǎng)綜合(hé)運(yùn)行成本主(zhǔ)要考(kǎo)慮(lǜ)微電源運(yùn)行(háng)成本，DG機(jī)組的(dí)燃料成(chéng)本(běn)，電能(néng)交互成本，新能源發(fā)電補(bǔ)貼(tiē)費(fèi)用(yòng)，環(huán)境成(chéng)本，EV損失成(chéng)本和調(tiáo)度(dù)成(chéng)本(běn),其優化調度(dù)模型的目(mù)標函數如下:

式中:f為微(wēi)電(diàn)網(wǎng)綜(zōng)合運(yùn)行成本;C_WT,_t為WT在t時刻運行成本;C_PV,_t為PV在t時刻運行成本;C_DG,_t為(wéi)DG在t時刻(kè)運(yùn)行成本;C_ES,_t為EV損(sǔn)耗(hào)成本;C_S,_t為電能(néng)交互(hù)成本(běn);C_SUB,_t為(wéi)新(xīn)能(néng)源(yuán)發(fā)電(diàn)補貼(tiē)費用;C_EV,_t為EV調(tiáo)度(dù)成本;C_H,_t為(wéi)環境成本。

1. 微電源運行(háng)成(chéng)本

式中(zhōng):M_WT,_t為WT在(zài)t時(shí)刻(kè)維修成(chéng)本(běn);M_PV,_t為(wéi)PV在t時(shí)刻(kè)維(wéi)修(xiū)成(chéng)本(běn);M_DG,_t為DG在t時刻(kè)維修(xiū)成本(běn);D_WT,_t為WT在t時(shí)刻(kè)折(zhē)舊費用;D_PV,_t為PV在t時(shí)刻(kè)折舊費(fèi)用;D_DG,_t為(wéi)DG在t時刻折舊費(fèi)用(yòng);C_fule為(wéi)柴(chái)油(yóu)發電(diàn)機燃(rán)料成(chéng)本(běn)。

式(shì)中(zhōng):K_m,_i為(wéi)微電源單(dān)位(wèi)運(yùn)行(háng)維修(xiū)費(fèi)用;P_WT,_t為WT在(zài)t時(shí)刻出(chū)力(lì);P_PV,_t為PV在t時刻出力(lì);P_DG,_t為DG在t時(shí)刻出(chū)力(lì);c_ins,_t為(wéi)微(wēi)電(diàn)源i的安裝成本(běn);P_rate,_t為微電源i的額定(dìng)功率(shuài);f_e,_i為微電(diàn)源(yuán)i的容(róng)量因子(zǐ);d為(wéi)折舊(jiù)係數;m為微(wēi)電(diàn)源(yuán)的(dí)使用壽命(mìng)。

b.DG燃料(liào)成(chéng)本(běn)

柴(chái)油(yóu)發電(diàn)機的燃料成本數學表達式為(wéi)

式中:α，β，γ為柴油(yóu)發(fā)電(diàn)機的燃(rán)料成本係數(shù),取α=6,β=0.12,γ=8.5×10-4。

c.電能交(jiāo)互成本

微(wēi)電(diàn)網與(yǔ)主網進行電能交(jiāo)換時產(chǎn)生(shēng)的費用由(yóu)微(wēi)電(diàn)網購(gòu)電成本和售電(diàn)收(shōu)益組成。當微(wēi)電(diàn)源出(chū)力不能(néng)滿(mǎn)足(zú)負(fù)荷需求(qiú)時,由(yóu)於微電(diàn)網向主網(wǎng)購電價格(gé)高,此(cǐ)時(shí)微(wēi)電網係(xì)統(tǒng)通(tōng)過(guò)動態(tài)充電電(diàn)價引(yǐn)導EV放(fàng)電;當(dāng)EV放電不(bù)能滿(mǎn)足(zú)負(fù)荷(hé)需求時,此時(shí)從(cóng)主網購(gòu)電(diàn)。反(fǎn)之,當微電源(yuán)出力(lì)除了(liǎo)滿(mǎn)足(zú)自身(shēn)負荷(hé)需求外(wài)仍(réng)有(yǒu)剩餘(yú),可(kě)引導EV充電(diàn)或(huò)在售電價(jià)格高(gāo)時(shí)向(xiàng)主(zhǔ)網(wǎng)售(shòu)電(diàn)。與主網電能交互成本(běn)如下:

式中:P_buy,_t，P_sell,_t分(fēn)別為微電網向主網(wǎng)購，售(shòu)電功(gōng)率;c_buy,_t，c_sell,_t分別為微(wēi)電網(wǎng)向主(zhǔ)網購，售(shòu)電價。

d.新能(néng)源發(fā)電補貼(tiē)費用(yòng)

式(shì)中:csub為分(fēn)布(bù)式新能(néng)源發電補貼單(dān)價,取(qǔ)0.01元(yuán)/kWh。

e.環(huán)境成本

常規(guī)發(fā)電汙(wū)染物治理費用(yòng)計為(wéi)環(huán)境(jìng)成(chéng)本如(rú)下:

式中:a_DGCO2為柴油發(fā)電機CO₂排(pái)放量;a_DGSO2為柴(chái)油發(fā)電機(jī)SO₂排放(fàng)量(liáng);a_DGNOx為(wéi)柴油(yóu)發電機(jī)NO_x排放(fàng)量;σ_CO2為CO₂治(zhì)理費用;σ_SO2為(wéi)SO₂治理(lǐ)費用;σ_NOx為(wéi)NO_x治理費(fèi)用。

f.EV調(tiáo)度成本

充(chōng)放(fàng)電響(xiǎng)應采(cǎi)用(yòng)一定(dìng)比例的(dí)充放電電價進行補(bǔ)償,計(jì)算方(fāng)式如下(xià):

式(shì)中:C_{EV_ch},_t，C_{EV_dis},_t分別為t時(shí)刻(kè)EV充電和放(fàng)電的(dí)補償成(chéng)本(běn);s(t)為(wéi)EV充(chōng)電(diàn)電價(jià);α₁，β₁分別為微(wēi)電(diàn)網(wǎng)對(duì)EV充電(diàn)和放電(diàn)的補(bǔ)償(cháng)係數,分(fēn)別(bié)取0.2和0.5。

g.EV電(diàn)池(chí)損耗(hào)成本(běn)

將EV電池損耗(hào)成本與折(zhē)舊(jiù)成(chéng)本(běn)計入EV充(chōng)放電的損耗(hào)成本中,計算(suàn)方(fāng)式(shì)如(rú)下:

式中(zhōng):C_EL，C_EM分別(bié)為(wéi)EV放電(diàn)時損失成本和EV電(diàn)池折舊成本;K_EV為(wéi)車(chē)輛(liàng)蓄電池的折(zhē)舊(jiù)係數;P_EVd,j為j輛(liàng)車(chē)的放電(diàn)功率。

4.2約(yuē)束(shù)條件(jiàn)

a.功率平衡(héng)約束(shù)

微電網(wǎng)功率平(píng)衡(héng)約束(shù)如(rú)下(xià):

式中(zhōng):P_WT,_t，P_PV,_t，P_load,_t，P_EV,t分(fēn)別(bié)為(wéi)t時段風電出(chū)力，光伏出(chū)力(lì)，常(cháng)規負荷(hé)及(jí)EV充放電功率。

b.EV充放電功率及(jí)荷(hé)電(diàn)狀態(tài)約束(shù)

EV充放(fàng)電時(shí)功率(shuài)及荷電(diàn)狀(zhuàng)態約(yuē)束(shù)如(rú)下:

式中:P_EVc,_t，P_EVd,_t分(fēn)別為(wéi)EV充電，放電(diàn)功率;P^rate_EVc,_t，P^rate_EVd,_t分(fēn)別為EV充電，放(fàng)電(diàn)功率(shuài)上限(xiàn)額定值;S_OC,_min，S_OC,_max分(fēn)別(bié)為EV電(diàn)池(chí)的小(xiǎo)，大容量。

EV充放電狀(zhuàng)態(tài)有3種(zhǒng)情(qíng)況:充電狀態(P_EVc,t>0,P_EVd,t=0);放(fàng)電狀(zhuàng)態(P_EVc,t=0,P_EVd,t>0);閒置狀態(P_EVc,t=0,P_EVd,t=0)。引入(rù)狀態變量λ_EVc，λ_EVd表(biǎo)示(shì)EV是否(fǒu)參與充(chōng)放電(diàn)(0或1)。

c.聯絡(luò)綫功率約(yuē)束

聯絡綫(xiàn)功(gōng)率(shuài)約束(shù)表達(dá)式如下:

式中(zhōng):P^min_line,t，P^max_line,t分(fēn)別(bié)為微(wēi)電(diàn)網與主網間(jiān)聯(lián)絡綫功率(shuài)的(dí)上，下限(xiàn);P_grid,t為(wéi)t時刻與主網(wǎng)交互功率。

d.分(fēn)布式電(diàn)源出(chū)力上(shàng)，下(xià)限約(yuē)束(shù)

各分布(bù)式(shì)電源(yuán)出力滿(mǎn)足(zú)以下條(tiáo)件:

式中:P_i,t為(wéi)分(fēn)布式電源i發電功率(shuài);P_i,max，P_i,min分(fēn)別(bié)為(wéi)分(fēn)布(bù)式(shì)電(diàn)源i出力上(shàng)，下(xià)限。

e.DG運(yùn)行(háng)功率(shuài)約(yuē)束(shù)

DG運行(háng)功率(shuài)約束條件如下:

式(shì)中:L_min為DG小負載率。

5，仿真(zhēn)結果分(fēn)析(xī)

5.1試驗數據(jù)

仿真算(suàn)例中PV，WT均運行於大(dà)功(gōng)率(shuài)跟(gēn)蹤模式,圖5為微電(diàn)網中(zhōng)風電，光伏出力(lì)及負荷需(xū)求預(yù)測數(shù)據。DG的(dí)環(huán)境補(bǔ)償成本及排放係數(shù)如(rú)表1所(suǒ)示,各(gè)微電源(yuán)參數(shù)如(rú)表2所示,微(wēi)電網與主網(wǎng)交易(yì)電價(jià)如表(biǎo)3所示。EV容量為24kWh,充(chōng)放電功率均為3kW,充放(fàng)電(diàn)效(xiào)率(shuài)μch，μdis均(jūn)為0.95。本文通過(guò)YALMIP建(jiàn)立(lì)數學模型(xíng),並利用GUROBI求(qiú)

解優化問題。

5.2結(jié)果分析

微(wēi)電網調(tiáo)度模(mó)型(xíng)求(qiú)解結果(guǒ)如圖(tú)6—圖9所(suǒ)示(shì)。基於各(gè)時(shí)段風(fēng)電(diàn)，光(guāng)伏(fú)功率預(yù)測(cè)值(zhí)與平均值(zhí),根(gēn)據(jù)式(10)，式(shì)(11)計算EV動態充(chōng)電電價(jià),如(rú)圖6所(suǒ)示。結合圖(tú)3，圖5可(kě)知(zhī),在微電網嚴(yán)重(zhòng)缺少(shǎo)電(diàn)源功率時(17:00—21:00),光伏出力基(jī)本(běn)為零,風電(diàn)出力(lì)不(bù)足以(yǐ)滿(mǎn)足(zú)負荷(hé)需求,微電網中(zhōng)負(fù)荷(hé)需(xū)求(qiú)基本由DG支撐。此時EV充電負荷(hé)將(jiāng)加劇(jù)電網調峰負(fù)荷,導致(zhì)係統提高DG機組出(chū)力(lì)滿足EV充(chōng)電(diàn)和負(fù)荷(hé)需求,從(cóng)而使電(diàn)網運行(háng)成本(běn)與環(huán)境成(chéng)本(běn)增加,因此(cǐ),此(cǐ)階段製(zhì)定EV充(chōng)電電(diàn)價(jià)較(jiào)高為1.28元(yuán)/h。在(zài)微電(diàn)網(wǎng)風電，光(guāng)伏(fú)出力富餘(yú)時(00:00—07:00，08:00—16:00),負荷水(shuǐ)平較低(dī),EV可減少棄風(fēng)，棄光現象,DG機(jī)組隻(zhī)需(xū)維持(chí)相對較(jiào)低出(chū)力(lì)即(jí)可(kě)滿足負荷需求,因此(cǐ),此階段EV充電電價(jià)製定(dìng)為(wéi)0.32元/kWh。

圖(tú)7為(wéi)動態(tài)電價(jià)引導下(xià)的EV充(chōng)放(fàng)電功率曲綫。結合(hé)風(fēng)電，光伏出力曲綫可(kě)知,通過(guò)充(chōng)電電(diàn)價(jià)引導,EV作為移動(dòng)儲(chǔ)能(néng)裝(zhuāng)置(zhì)能夠(gòu)實現(xiàn)對(duì)新(xīn)能(néng)源(yuán)發(fā)電的(dí)削(xiāo)峰填穀(gǔ)。在(zài)微電(diàn)網(wǎng)嚴(yán)重缺少功率時(shí),EV充電(diàn)電(diàn)價維(wéi)持(chí)在(zài)1.28元(yuán)/kWh,激勵EV減少(shǎo)充電功(gōng)率(shuài)並增(zēng)加放(fàng)電功(gōng)率(shuài),從而減(jiǎn)少(shǎo)DG機組(zǔ)出(chū)力(lì),不(bù)僅能緩(huǎn)解(jiě)調峰負擔，EV用(yòng)戶(hù)獲得更(gēng)多(duō)經濟收(shōu)益,還(huán)能(néng)減小(xiǎo)微電網(wǎng)環(huán)境成本(běn)。在(zài)微電(diàn)網(wǎng)發電功率富(fù)餘(yú)時,EV充電電價維(wéi)持(chí)在(zài)0.32元(yuán)/kWh,此(cǐ)階段(duàn)多餘電功率(shuài)存儲(chǔ)到EV。圖8為(wéi)微(wēi)電網(wǎng)與主網功率交(jiāo)換曲綫(xiàn)。在新能(néng)源出力或微(wēi)電網發電(diàn)功率(shuài)不(bù)足以(yǐ)支撐負荷需求時,通(tōng)過(guò)動(dòng)態(tài)電價引(yǐn)導EV放(fàng)電或(huò)從(cóng)主網(wǎng)購電(diàn)滿(mǎn)足功率缺額,從(cóng)而滿足微(wēi)電網(wǎng)內(nèi)部(bù)負荷(hé)需(xū)求(qiú)。圖9為無序，有(yǒu)序充(chōng)電(diàn)棄風(fēng)棄光曲(qū)綫(xiàn),在動(dòng)態(tài)電(diàn)價引(yǐn)導(dǎo)下(xià)EV充電(diàn)負(fù)荷(hé)轉移到風(fēng)電，光(guāng)伏出力較(jiào)大時段(duàn),增加(jiā)了風(fēng)電，光(guāng)伏(fú)利(lì)用(yòng)。

通過(guò)表4成(chéng)本對(duì)比可(kě)知,所提方(fāng)法(fǎ)引導(dǎo)EV在(zài)電價尖峰期(qī)放(fàng)電(diàn),在電(diàn)價低穀期充電,不(bù)僅(jǐn)降(jiàng)低(dī)了EV用(yòng)戶(hù)成(chéng)本,且(qiě)降低了微電網(wǎng)運(yùn)行成(chéng)本及環境成(chéng)本。微電網總(zǒng)的運(yùn)行成(chéng)本(běn)降(jiàng)低了16.96%,EV用(yòng)戶成本降(jiàng)低(dī)了46.68%,環境成(chéng)本(běn)降低了(liǎo)30.89%。

6，解(jiě)決(jué)方案

圖(tú)1平台(tái)結(jié)構圖

充電(diàn)運(yùn)營管理平(píng)台(tái)是基於物(wù)聯(lián)網和大數據(jù)技(jì)術的充(chōng)電(diàn)設(shè)施(shī)管(guǎn)理(lǐ)係統(tǒng)，可以(yǐ)實(shí)現(xiàn)對(duì)充電樁的監(jiān)控，調(tiáo)度和管理(lǐ)，提(tí)高充(chōng)電樁(zhuāng)的(dí)利用(yòng)率(shuài)和(hé)充電(diàn)效(xiào)率(shuài)，提(tí)升用(yòng)戶(hù)的(dí)充(chōng)電(diàn)體驗和服務(wù)質(zhì)量(liáng)。用(yòng)戶(hù)可(kě)以(yǐ)通(tōng)過(guò)APP或小程序提前預約充(chōng)電，避免在充(chōng)電(diàn)站(zhàn)排隊等(děng)待(dài)的情(qíng)況，同時(shí)也能(néng)為充(chōng)電站提供更準確的(dí)充電(diàn)需(xū)求數據(jù)，方(fāng)便(biàn)後續的調(tiáo)度(dù)和(hé)管(guǎn)理。通過(guò)平台(tái)可對(duì)充(chōng)電樁(zhuāng)的(dí)功率(shuài)，電壓，電流(liú)等(děng)參數進(jìn)行實時監控，及(jí)時(shí)發(fā)現和處理充(chōng)電(diàn)樁故(gù)障和異常情(qíng)況對充電樁(zhuāng)的功(gōng)率進行控(kòng)製(zhì)和管理，確保充電樁在合(hé)理的功率(shuài)範(fàn)圍內充(chōng)電，避(bì)免(miǎn)對電網(wǎng)造(zào)成(chéng)過大的負荷(hé)。

7，安科瑞充電(diàn)樁雲平(píng)台具體的功能(néng)

平台除(chú)了(liǎo)對充電(diàn)樁的(dí)監(jiān)控(kòng)外(wài)，還對充電站(zhàn)的光伏發電係統，儲(chǔ)能(néng)係統以及(jí)供電係統進行(háng)集(jí)中監控和(hé)統(tǒng)一(yī)協調管(guǎn)理(lǐ)，提高充電站的運(yùn)行可靠(kào)性(xìng)，降(jiàng)低運營成本，平台係(xì)統(tǒng)架(jià)構如(rú)圖3所示(shì)。

圖(tú)2充電(diàn)樁(zhuāng)運營管(guǎn)理平台係統(tǒng)架構

大屏顯(xiǎn)示：展(zhǎn)示充(chōng)電站(zhàn)設備統計，使(shǐ)用(yòng)率排(pái)行(háng)，運(yùn)營統計圖表，節(jié)碳(tàn)量統(tǒng)計等(děng)數據(jù)。

圖3大(dà)屏展示界麵

站點監(jiān)控(kòng)：顯(xiǎn)示(shì)設備(bèi)實時狀態，設備(bèi)列表，設備日誌(zhì)，設備狀態統計等功能(néng)。

圖4站點監控界(jiè)麵

設(shè)備(bèi)監(jiān)控：顯(xiǎn)示設(shè)備(bèi)實時(shí)信(xìn)息，配套設備(bèi)狀(zhuàng)態(tài)，設備實(shí)時曲(qū)綫，關聯(lián)訂單(dān)信息，充電(diàn)功率(shuài)曲(qū)綫(xiàn)等(děng)。

圖5設(shè)備(bèi)監控界麵

運(yùn)營趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)：顯示運營信息查詢，站(zhàn)點對比曲綫，日月(yuè)年報(bào)表，站點對比(bǐ)列表等功能。

圖6運營(yíng)趨勢界麵(miàn)

收(shōu)益查詢：提(tí)供收(shōu)益匯總(zǒng)，實際收益報(bào)表，收益變化(huà)曲綫，支(zhī)付(fù)方式(shì)占比(bǐ)等功(gōng)能。

圖7收益(yì)查詢(xún)界麵

故(gù)障分(fēn)析(xī)：提供故障匯總(zǒng)，故(gù)障狀態餅(bǐng)圖，故障趨勢分析(xī)，故(gù)障(zhàng)類型(xíng)餅圖等功(gōng)能。

圖(tú)8故(gù)障(zhàng)分析(xī)界麵(miàn)

訂(dìng)單記(jì)錄：提(tí)供實(shí)時/歷史訂(dìng)單(dān)查(chá)詢，訂(dìng)單(dān)終(zhōng)止，訂單(dān)詳(xiáng)情(qíng)，訂單導出，運(yùn)營商(shāng)應收(shōu)信(xìn)息，充(chōng)電(diàn)明細，交易(yì)流水查詢，充值餘(yú)額(é)明(míng)細等功能(néng)。

圖9訂(dìng)單查(chá)詢(xún)界麵

8，產品選(xuǎn)型(xíng)

安(ān)科(kē)瑞(ruì)為(wéi)廣大用(yòng)戶提供(gōng)慢(màn)充和快(kuài)充兩(liǎng)種(zhǒng)充電(diàn)方(fāng)式，便(biàn)攜式(shì)，壁(bì)掛式，落(là)地式等(děng)多(duō)種類型的(dí)充電(diàn)樁，包(bāo)含(hán)智(zhì)能7kw/21kw交流充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng)，30kw直(zhí)流充(chōng)電(diàn)樁，60kw/80kw/120kw/180kw直流一(yī)體式充電(diàn)樁(zhuāng)來滿(mǎn)足(zú)新能(néng)源汽車(chē)行業(yè)快速，經(jīng)濟(jì)，智能運營(yíng)管理的市(shì)場需求(qiú)。實(shí)現對動(dòng)力電(diàn)池快速(sù)，高效，安全，合理的(dí)電(diàn)量(liáng)補(bǔ)給，同時(shí)為(wéi)提(tí)高公共充電樁(zhuāng)的效(xiào)率和實用性，具有(yǒu)有智能(néng)監(jiān)測：充電(diàn)樁智能控製器(qì)對(duì)充電(diàn)樁具(jù)備測量，控製(zhì)與保護(hù)的功能(néng)；智(zhì)能(néng)計量：輸(shū)出配置(zhì)智能(néng)電(diàn)能表(biǎo)，進(jìn)行充(chōng)電計量，具備*的(dí)通(tōng)信功能；雲平台(tái)：具備連接雲平台(tái)的(dí)功能(néng)，可(kě)以(yǐ)實現實時監(jiān)控(kòng)，財務報(bào)表分析等(děng)等；遠(yuǎn)程升(shēng)級：具(jù)備(bèi)*的通訊功能(néng)，可遠(yuǎn)程對(duì)設備(bèi)軟件(jiàn)進行升級(jí)；保護(hù)功能(néng)：具(jù)備防雷(léi)保(bǎo)護(hù)，過載保(bǎo)護，短路保護，漏電(diàn)保護(hù)和(hé)接地保護等功能；適(shì)配車型(xíng)：滿足國標充電(diàn)接口(kǒu)，適配所有符合國標的(dí)電動汽車，適應不同(tóng)車型的(dí)不同(tóng)功率。下麵(miàn)是具(jù)體(tǐ)產品(pǐn)的型(xíng)號(hào)和技術(shù)參(cān)數。

9，現(xiàn)場(cháng)圖片

10，結(jié)論(lùn)

本文(wén)提出(chū)了(liǎo)在(zài)動(dòng)態(tài)電價(jià)機(jī)製(zhì)下(xià)考慮(lǜ)EV移(yí)動儲能(néng)的微(wēi)電(diàn)網優化(huà)調度模型。根據新能源(yuán)出(chū)力大(dà)小製定動(dòng)態充(chōng)電電價(jià)策(cè)略,在不影(yǐng)響(xiǎng)用戶出(chū)行的(dí)前(qián)提(tí)下,能引導(dǎo)EV充電負荷(hé)化消(xiāo)納風電(diàn)，光伏,風(fēng)電，光(guāng)伏消納率提(tí)高(gāo)了38.69%,同時通過(guò)EV儲(chǔ)能減輕(qīng)了微(wēi)電(diàn)網(wǎng)對主網電(diàn)力需求(qiú)負(fù)擔,有利(lì)於提高微(wēi)電網運行(háng)的經(jīng)濟性。

參(cān)考文(wén)獻

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