CN113450023A - 一种网格化分时电价下电动汽车有序充电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种网格化分时电价下电动汽车有序充电方法，包括如下步骤：基于目标区域的空间布局、负荷特性、功能区域划分等，将配电网详细划分为数个负荷区块，形成配电网区域网格；基于配电网区域网格对各网格进行历史负荷整理，并基于相对应的历史负荷数据实现各网格的精准负荷预测；基于网格化的负荷预测结果合理制定各网格下电动汽车分时电价；基于制定的电动汽车网格化分时电价利用需求响应机制引导用户有序充电。本发明在可以实现电动汽车电价制定的同时，还可以引导电动汽车有序充电，从而实现电网负荷削峰填谷、合理优化源配置、优化电力日负荷曲线、降低负荷峰谷差的作用，为电网的安全运行提供保障。

Description

一种网格化分时电价下电动汽车有序充电方法
技术领域
本发明涉及充电技术，具体涉及一种网格化分时电价下电动汽车有序充电方法。
背景技术
目前，电动汽车因其具有清洁环保、高效节能等优点而受到广泛支持和推广，电动汽车保有量不断增加，持续增长的电动汽车保有量在减轻环境负担的同时也意味着电动汽车充电负荷的持续增大。而且，大量电动汽车的无序充电会进一步提升电网负荷峰值，加大负荷峰谷差，还会引起电能质量下降，影响电网安全稳定的运行。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种网格化分时电价下电动汽车有序充电方法，利用电价引导电动汽车用户有序充电，从而实现电动汽车参与电网调峰、调频等过程，提供了削峰填谷等作用，为电网安全稳定的运行提供保障。
本发明采用的技术方案是：一种网格化分时电价下电动汽车有序充电方法，包括以下步骤：基于目标区域的空间布局、负荷特性、功能区域划分，将配电网详细划分为数个负荷区块，形成配电网区域网格；基于配电网区域网格对各网格进行历史负荷整理，并基于相对应的历史负荷数据实现各网格的精准负荷预测；基于网格化的负荷预测结果合理制定各网格下电动汽车分时电价；基于制定的电动汽车网格化分时电价利用需求响应机制引导用户有序充电。
进一步地，区域网格划分应根据功能区域、空间布局、负荷特征、地块性质等，实现区域网格详细精准的划分。
更进一步地，每个区域网格应根据各自的负荷特征和负荷总量选取预测模型，结合历史负荷数据并选取负荷密度指标实现网格化负荷的精准预测。
更进一步地，还包括：电动汽车网格化分时电价定价建模，利用经济技术手段同时考虑用户与电力公司两侧的经济性，另外兼顾电网的电能质量。
更进一步地，还包括：基于用户需求调整电价，用户需求可以从用户参与需求响应的程度反映出来。
更进一步地，还包括：基于峰谷分时电价，引导电动汽车调整充电时间，实现负荷的削峰填谷。
本发明的优点：本发明公开了一种网格化分时电价下电动汽车有序充电方法，包括：获取目标区域的空间布局、负荷特性、功能区域划分等，将配电网详细划分为数个负荷区块，形成配电网区域网格；获取配电网区域各网格历史负荷数据，分析各网格历史负荷数据，选择相应的负荷预测模型实现精准负荷预测；获取目标区域电价定价相关数据，结合网格化的负荷预测结果合理制定各网格下电动汽车分时电价；通过调整分时电价利用需求响应机制引导用户有序充电。
本发明通过对目标区域进行网格化，并精细化预测网格负荷，合理灵活地调整各网格内各时段的电价，引导电动汽车用户尽可能在负荷低谷期充电，避免在负荷高峰期充电，达到削峰填谷、降低负荷峰谷差的目的。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例的网格化分时电价下电动汽车有序充电方法的流程图。
图2为本发明实施例的网格化分时电价下电动汽车有序充电方法第一步骤的流程图。
图3为本发明实施例的网格化分时电价下电动汽车有序充电方法第二步骤的流程图。
图4为本发明实施例的网格化分时电价下电动汽车有序充电方法第三步骤的流程图。
图5为本发明实施例的网格化分时电价下电动汽车有序充电方法第四步骤的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参考图1至图5，一种网格化分时电价下电动汽车有序充电方法，包括以下步骤：
基于目标区域的空间布局、负荷特性、功能区域划分，将配电网详细划分为数个负荷区块，形成配电网区域网格；基于配电网区域网格对各网格进行历史负荷整理，并基于相对应的历史负荷数据实现各网格的精准负荷预测；基于网格化的负荷预测结果合理制定各网格下电动汽车分时电价；基于制定的电动汽车网格化分时电价利用需求响应机制引导用户有序充电。
区域网格划分应根据功能区域、空间布局、负荷特征、地块性质等，实现区域网格详细精准的划分。
每个区域网格应根据各自的负荷特征和负荷总量选取预测模型，结合历史负荷数据并选取负荷密度指标实现网格化负荷的精准预测。
网格化分时电价下电动汽车有序充电方法还包括：电动汽车网格化分时电价定价建模，利用经济技术手段同时考虑用户与电力公司两侧的经济性，另外兼顾电网的电能质量。
网格化分时电价下电动汽车有序充电方法还包括：基于用户需求调整电价，用户需求可以从用户参与需求响应的程度反映出来。
网格化分时电价下电动汽车有序充电方法还包括：基于峰谷分时电价，引导电动汽车调整充电时间，实现负荷的削峰填谷。
所划分的配电网区域化网格可以用来实现未来的配电网规划，并用于实现精准化负荷预测与电动汽车电价区域化制定。
可以理解的是，本实施例尽量使电动汽车用户在电价谷段运行，但更基本的是要保证电力公司始终保持盈利状态，也要保证用户的成本和需求响应度。因此，综合考虑电网侧和用户侧的经济性，同时也要保证电网的电能质量。
本发明实施例公开了一种网格化分时电价下电动汽车有序充电方法，包括：划分区域网格；网格精准化负荷预测；根据负荷预测结果制定电动汽车电价；通过电价引导电动汽车用户有序充电。
所述子步骤包括：
参见图2所示，本发明实例中步骤S1，根据目标区域的空间布局、负荷特性、功能区域等进行区域网格划分的过程，具体包括：结合市政府规划报告的功能区域划分，将城市划分为不同的功能区域，例如住宅区、工业园区、商业区、行政区等，对所划分区域进行负荷预测和负荷密度统计、变电站布局规划以及道路统计，构建出初步的城市框架；根据初步框架中各个区域的充电汽车总量以及充电桩数量进行进一步详细划分，用等负荷法将规划区划分成N个区域，保证每个区域的充电站足以供应该区域电动汽车的充电需求，但电动汽车数量和居民用电负荷是一个动态变化的量，因此在充电站位置固定的情况下，可以对区域网格的划分进行变动；遵循界限清晰、就近供电、电力资源统筹有序和大小有度原则进行初步划分供电网格区域，尽量满足用户的用电需求，网格与网格之间无交叉，以城市道路、河流等为网格边界；对划分的供电网格区域进行校验，考察是否满足该区域供电需求还要预留出备用电量，该网格内供电站是否可独立供电等。
参见图3所示，本发明实例中步骤S2，基于各网格的历史负荷数据实现网格的精准化负荷预测的过程，具体包括：采集并收取网格内所有相关的历史负荷数据，并对数据进行整理；将历史负荷数据按照网格划分的结果进行处理，再对每个网格的历史负荷数据进行分析；根据各网格历史负荷数据分析结果选择预测模型，依据每个网格的不同特点进行负荷总量预测模型的选择以及空间负荷预测模型中负荷密度指标选取；通过对负荷预测结果进行总结分析，将负荷预测结果继续利用到电价制定以及网格资料分析中。
参见图4所示，本发明实例中步骤S3，基于网格化的负荷预测结果合理制定各网格下电动汽车分时电价，具体包括：综合考虑用户侧、电网侧的经济性，同时兼顾电网的电能质量，对电动汽车分时电价定价的问题进行建模；考虑网格化分时电价模型的目标函数；用户充电成本最小，具体的，利用以下公式计算：
Figure 526053DEST_PATH_IMAGE001
其中Z1为用户总成本，Cout表示现金流出，Cin表示现金流入，Cc表示充电成本，Bm表示电池损耗费用，与充电次数有关。
电力公司收入最大化，具体的，利用以下公式计算：
Figure 722679DEST_PATH_IMAGE002
其中
Figure 742588DEST_PATH_IMAGE003
为任意时刻t的电价，f(t)为电动汽车t时刻的总负荷，F2表示在实施分时电价后电力公司收取的总收入，其中包括两部分，一部分是用户充放电的收入，另一部分是政府补贴收入S。
电力***负荷波动最小，具体的，利用以下公式计算：
min
Figure 807496DEST_PATH_IMAGE004
其中
Figure 799723DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 495146DEST_PATH_IMAGE006
分别表示电网峰值负荷和谷值负荷，Z3表示电网负荷的峰谷差值大小。
考虑网格化分时电价模型的约束条件；分时电价价格范围约束，具体的，可以利用以下公式确认：
Figure 64668DEST_PATH_IMAGE007
Figure 605371DEST_PATH_IMAGE008
其中
Figure 452104DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 52849DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 109667DEST_PATH_IMAGE011
分别表示分时电价实施后峰-平-谷时的分时电价，
Figure 454061DEST_PATH_IMAGE012
和
Figure 420880DEST_PATH_IMAGE013
分别表示时刻t允许的最低和最高电价信息。
电力公司获利约束，具体的，可以利用以下公式确认：令F1，F2分别表示电力公司在实施分时电价前后收取的电费，S为政府对电力公司实施分时电价的补贴。则需要满足：
Figure 520423DEST_PATH_IMAGE014
其中，个变量满足如下关系：
Figure 736641DEST_PATH_IMAGE015
电动汽车用户获利约束，具体的，可以利用以下公式确认：
Figure 822408DEST_PATH_IMAGE016
其中F1，F2分别表示电力公司在实施分时电价前后收取的电费。
用户需求响应触发约束，具体的，可以利用以下公式确认：
Figure 440471DEST_PATH_IMAGE017
其中，用户对电价需求响应的参与度与峰谷电价差有关，只有当分时电价峰谷电价差大于一定阈值时，电动汽车用户才愿意改变充电习惯参与到分时电价需求响应中来。
参见图5所示，本发明实例中步骤S4，基于制定的电动汽车网格化分时电价利用需求响应机制引导用户有序充电，具体包括：在制定网格化电动汽车分时电价后，部分用户参与需求响应，在网格区域内负荷发生明显变化后，对区域网格进行分析；根据分析结果，判断网格是否需要进一步调整电价；如果是，根据分析结果，重新对网格区域进行负荷预测，并考虑需求响应度，对各网格下的分时电价将进行调整；如果否，则保持原有制定的分时电价。
可以理解的是，本实施例中所有关于网格划分和分时电价的确定，仅提供了一些示例的计算方法，这并不是对确定的方法限制，其他能够实现本实施例效果的计算方法也属于本实施例的保护范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种网格化分时电价下电动汽车有序充电方法，其特征在于，包括以下步骤：基于目标区域的空间布局、负荷特性、功能区域划分，将配电网详细划分为数个负荷区块，形成配电网区域网格；基于配电网区域网格对各网格进行历史负荷整理，并基于相对应的历史负荷数据实现各网格的精准负荷预测；基于网格化的负荷预测结果合理制定各网格下电动汽车分时电价；基于制定的电动汽车网格化分时电价利用需求响应机制引导用户有序充电。
2.根据权利要求1所述的网格化分时电价下电动汽车有序充电方法，其特征在于，区域网格划分应根据功能区域、空间布局、负荷特征、地块性质等，实现区域网格详细精准的划分。
3.根据权利要求1所述的网格化分时电价下电动汽车有序充电方法，其特征在于，每个区域网格应根据各自的负荷特征和负荷总量选取预测模型，结合历史负荷数据并选取负荷密度指标实现网格化负荷的精准预测。
4.根据权利要求1所述的网格化分时电价下电动汽车有序充电方法，其特征在于，还包括：电动汽车网格化分时电价定价建模，利用经济技术手段同时考虑用户与电力公司两侧的经济性，另外兼顾电网的电能质量。
5.根据权利要求1所述的网格化分时电价下电动汽车有序充电方法，其特征在于，还包括：基于用户需求调整电价，用户需求可以从用户参与需求响应的程度反映出来。
6.根据权利要求1所述的网格化分时电价下电动汽车有序充电方法，其特征在于，还包括：基于峰谷分时电价，引导电动汽车调整充电时间，实现负荷的削峰填谷。
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