一种快速电动汽车充电方案优化方法

摘要

本发明公开了一种快速电动汽车充电方案优化方法，是在机组组合及经济调度的基础上，以边际发电成本为决策依据，优化电动汽车在整个调度时段内的充电方案，确保电动汽车总充电成本最低。方法首先根据电动汽车的技术特性与充电模式将整个调度时段分为若干充电区间，接着计算各可用充电区间的平均发电边际成本。优先安排电动汽车在平均发电边际成本最低的充电区间充电。以上步骤迭代进行，直至所有电动汽车均充电完毕。迭代过程中，若因现有机组组合方案中开机容量的限制导致所有充电区间均不可用，则按照额外开机成本最低的原则开启新机组以继续整个充电方案优化过程。

主权项

一种快速电动汽车充电方案优化方法，其特征是：包括以下步骤：步骤1：根据电动汽车的充电模式将长度为T小时的整个优化时段划分为T‑T_eq+1个充电区间，各区间安排充电的电动汽车数目为x_j，1≤j≤T‑T_eq‑1；电动汽车等效充电功率与充电持续时间分别为P_eqkW与T_eq小时，参数P_eq、T_eq共同决定电动汽车电池的容量，其不同取值对应于电动汽车的不同充电模式；步骤2：根据系统运行的安全性要求判断是否存在可用充电区间，若存在则执行步骤4，若因现有机组组合方案对应的发电容量不足导致各充电区间均不可用则执行步骤3；步骤3：在现有机组组合方案的基础上，按额外开机成本最低的原则开启新机组，直至出现可用充电区间；步骤4：计算各可用充电区间的平均系统边际发电成本E_j,m，并寻找平均系统边际发电成本最小的充电区间j_min；步骤5：按照优化步长ΔP，单位：MW，增加充电区间j_min内各时段t边际机组I(t)的出力，即：P_I(t),t＝P_I(t),t+ΔP j_min≤t≤j_min+T_eq‑1增加发电出力用于电动汽车充电，显然，该区间新增充电的电动汽车数目为1000ΔP/P_eq；此时，该区间内安排充电的电动汽车数目x_jmin可按下式修正：$x_{j\min }=x_{j\min }+\frac{1000\mathrm{\Delta P}}{P_{\mathrm{eq}}}$步骤6：判断所有电动汽车是否安排充电完毕，若是，则结束计算流程并输出优化结果；否则，转向步骤2，继续算法的迭代过程，直至所有电动汽车均安排充电完毕；步骤2中所述的可根据系统运行的安全性要求判断是否存在可用充电区间，具体按照以下方法：若充电区间j内各充电时段t(j≤t≤j+T_eq‑1)均满足下式给出的约束条件，则说明该区间为可用充电区间；$P_{l,t}+\frac{P_{\mathrm{eq}}{y}_t}{1000}+R_t\le \underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{P}_{i,\max }{U}_{i,t}^{\prime }$实际上，该约束条判断各充电时段t是否有多余的发电容量容纳电动汽车充电；上式中，P_l,t为时段t的系统负荷；R_t为时段t的旋转备用需求；P_i,max为机组i的容量；U_i,t为机组i在时段t的工作状态，“1”表示开机，“0”表示关机；y_t为在时段t充电的电动汽车数目，其可根据充电区间j内已安排充电的电动汽车数目x_j计算；$y_t=\left\{\begin{array}{cc}\underset{j=1}{\overset{t}{\Sigma }}{x}_j& 1\le t\le T_{\mathrm{eq}}\\ \underset{j=t-T_{\mathrm{eq}}+1}{\overset{t}{\Sigma }}{x}_j& T_{\mathrm{eq}}+1\le t\le T-T_{\mathrm{eq}}+1\\ \underset{j=t-T_{\mathrm{eq}}+1}{\overset{T-T_{\mathrm{eq}}+1}{\Sigma }}{x}_j& T-T_{\mathrm{eq}}+2\le t\le T\end{array}\right.;$步骤3的具体方法是：步骤301：某些时段因发电容量不足而无法容纳更多的电动汽车充电负荷，即不满足约束条件寻找这些调度时段，将其记作集合Φ；步骤302：计算集合Φ中各未开机机组的满负荷平均成本C_AFLC,i。$C_{\mathrm{AFLC},i}=\frac{a_i}{P_{i,\max }}+b_i+c_i{P}_{i,\max }$上式中，a_i、b_i与c_i为机组i的燃料成本系数；步骤303：寻找集合Φ中各时段满负荷平均成本C_AFLC,i最低的未开机机组，尝试对其进行开机操作，并计算开机操作可能导致的新增发电成本C_e,t，t∈Φ；该新增发电成本由两部分组成：首先，满负荷平均成本C_AFLC,i最低机组本身的开机成本，由机组参数确定；其次，新机组开机必然导致负荷在各机组间的重新分配，从而有可能导致燃料成本的增加，这部分成本的增加额需根据经济调度结果获取；步骤304：寻找新增发电成本C_e,t最低的调度时段，并对该时段中满负荷平均成本C_AFLC,i最低的机组进行开机操作；判断新机组开机后是否存在可用充电时段，若有，则结束开机操作；若没有，则重新开始执行步骤301，直至出现可用充电时段；步骤4中所述的计算各可用充电区间的平均系统边际发电成本E_j,m，具体按照以下方法：步骤401：根据经济调度结果计算充电区间中各时段所有开机机组的边际发电成本M_i,t，其集合记为Ω_t，M_i,t＝b_i+2c_iP_i,t上式中，b_i与c_i为机组i的发电成本系数，P_i,t为机组i在时段t的出力；步骤402：寻找时段t边际发电成本最低的机组，该机组即为该时段的边际机组，其索引号记为I(t)；该边际机组的边际发电成本即为该时段的系统边际发电成本M_t；M_t＝b_I(t)+2c_I(t)P_I(t),t＝min{M_i,t}   i∈Ω_t步骤403：可用充电区间j内各调度时段系统边际发电成本M_t的平均值E_j,m便为该区间的平均系统边际发电成本，即按照下式计算可用充电区间j的平均系统边际发电成本E_j,m；$E_{j,m}=\frac{1}{T_{\mathrm{eq}}}\underset{t=j}{\overset{t=j+T_{\mathrm{eq}}-1}{\Sigma }}{M}_t;$步骤6中所述的判断所有电动汽车是否安排充电完毕，具体按照以下方法：若各充电区间充电的电动汽车数x_j之和等于待安排的电动汽车总数n₀，即则说明所有电动汽车均安排充电完毕。