CN118297349A - 一种电动汽车负荷可调节潜力评估方法、***、装置及存储介质 - Google Patents

一种电动汽车负荷可调节潜力评估方法、***、装置及存储介质 Download PDF

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王文
杜洋
杨烨
李培军
郭灵瑜
刘敦楠
汪笑禾
加鹤萍
马乾鑫
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Abstract

本发明涉及一种电动汽车负荷可调节潜力评估方法、***、装置及存储介质,该方法步骤包括:获取不同类型电动汽车数据,包括日均行驶里程数以及动力电池参数;根据动力电池的安全边界条件获取不同类型电动汽车的最优充电功率;基于不同类型电动汽车的最优充电功率以及对应的日均行驶里程数,分别计算不同类型电动汽车的最短充电时长;分别计算各类型电动汽车在最短充电时长采用最优充电功率所减少的需求负荷,得到各类型电动汽车总的可调节负荷潜力。与现有技术相比,本发明充分考虑电动汽车电池的安全边界和需求负荷,评估电动汽车的可调节负荷潜力,帮助缓解电网高峰时段电力保供紧张、***灵活调节能力不足、清洁能源消纳困难等问题。

Description

一种电动汽车负荷可调节潜力评估方法、***、装置及存储 介质
技术领域
本发明涉及电力***智能电网管理的技术领域,尤其是涉及一种考虑动力电池安全边界的电动汽车负荷可调节潜力评估方法、***、装置及存储介质。
背景技术
随着新能源的高比例接入,发电侧的调节能力下降,需求侧负荷增大。电动汽车数量的持续增长,使其在电力***中的储能潜力也将不断扩大,作为可调节负荷的资源,电动汽车可以帮助平衡电网中的新能源发电波动,如风电和太阳能发电的不稳定性,从而促进新能源的有效消纳。
电动汽车的海量柔性负荷具有巨大的灵活调节潜力,在汽车的动力电池安全边界内对负荷的可调节潜力进行评估能够有效缓解电网高峰时段电力保供紧张、***灵活调节能力不足、清洁能源消纳困难等问题。
发明内容
本发明的目的是克服智能电网调节电量供需平衡存在的问题,本发明提出了一种考虑动力电池安全边界的电动汽车负荷可调节潜力评估方法,充分考虑电动汽车电池的安全边界和需求负荷等,评估电动汽车的可调节负荷潜力。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
作为本发明的第一方面,提供一种电动汽车负荷可调节潜力评估方法,所述方法步骤包括:
获取不同类型电动汽车数据,包括日均行驶里程数以及动力电池参数;
根据动力电池的安全边界条件获取不同类型电动汽车的最优充电功率;
基于不同类型电动汽车的最优充电功率以及对应的日均行驶里程数,分别计算不同类型电动汽车的最短充电时长;
分别计算各类型电动汽车采用最优充电功率相比于额定功率充电状态所减少的需求负荷,得到各类型电动汽车总的可调节负荷潜力。
作为优选技术方案,所述不同类型电动汽车的日均行驶里程数s采用如下分布获得:
其中,μD为lns的期望;σD为lns的标准差,取值采用最大似然估计法得到,且不同类型车辆的取值不同。
作为优选技术方案,所述动力电池的安全边界条件具体为:电势能状态SOV与热势能状态SOT之比大于等于设定边界阈值;
SOV=V2×100%
SOT=T2×100%
其中,V、T为相对电压和相对温度,Vt、Tt为t时刻的电压和温度,V0、T0为初始电压和初始温度。
作为优选技术方案,所述电动汽车的最优充电功率具体获得步骤包括:
计及电势能状态SOV与热势能状态SOT之比等于设定边界阈值的情况下,对不同类型电动汽车的动力电池进行测试;
在充电开始时测得电池的电压和温度作为初始值,以恒流进行充电;
实时采集动力锂电池的实时电压和实时温度,并计算动力电池的电池势能状态SOV和电池热势能状态SOT之比,直至电池处于非安全状态,得到此时的最高充电功率。
作为优选技术方案,所述不同类型电动汽车的最短充电时长计算如下:
其中,Q为电动汽车的单位耗电量;为电动汽车日均行驶里程数;P为电动汽车的最优充电功率;η为充电效率系数。
作为本发明的第二方面,提供一种电动汽车负荷可调节潜力评估***,所述***包括:
数据获取模块:用于获取不同类型电动汽车数据,包括日均行驶里程数以及动力电池参数;
最优充电功率获取模块:根据动力电池的安全边界条件获取不同类型电动汽车的最优充电功率;
最短充电时长计算模块:基于不同类型电动汽车的最优充电功率以及对应的日均行驶里程数,分别计算不同类型电动汽车的最短充电时长;
可调节负荷潜力计算模块:分别计算各类型电动汽车采用最优充电功率相比于额定功率充电状态所减少的需求负荷,得到各类型电动汽车总的可调节负荷潜力。
作为优选技术方案,所述的最优充电功率模块中动力电池的安全边界条件具体为:电势能状态SOV与热势能状态SOT之比大于等于设定边界阈值;
SOV=V2×100%
SOT=T2×100%
其中,V、T为相对电压和相对温度,Vt、Tt为t时刻的电压和温度,V0、T0为初始电压和初始温度;
所述的最优充电功率模块计及电势能状态SOV与热势能状态SOT之比等于设定边界阈值的情况下,对不同类型电动汽车的动力电池进行测试;
在充电开始时测得电池的电压和温度作为初始值,以恒流进行充电;
实时采集动力锂电池的实时电压和实时温度,并计算动力电池的电池势能状态SOV和电池热势能状态SOT之比,直至电池处于非安全状态,得到此时的最高充电功率。
作为优选技术方案,所述的最短充电时长计算模块中电动汽车的最短充电时长计算如下:
其中,Q为电动汽车的单位耗电量;为电动汽车日均行驶里程数;P为电动汽车的最优充电功率;η为充电效率系数;
不同类型电动汽车的日均行驶里程数s采用如下分布获得:
其中,μD为lns的期望;σD为lns的标准差,取值采用最大似然估计法得到,且不同类型车辆的取值不同。
作为本发明的第三方面,提供一种电动汽车负荷可调节潜力评估装置,包括存储器、处理器,以及存储于所述存储器中的程序,所述处理器执行所述程序时实现如上任一所述的电动汽车负荷可调节潜力评估方法。
作为本发明的第四方面,提供一种存储介质,其上存储有程序,所述程序被执行时实现如上任一所述的电动汽车负荷可调节潜力评估方法。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明提出的电动汽车负荷可调节潜力评估方法,充分考虑电动汽车电池的安全边界和需求负荷,评估电动汽车的可调节负荷潜力。能够帮助缓解电网高峰时段电力保供紧张、***灵活调节能力不足、清洁能源消纳困难等问题。
附图说明
图1为本发明提供的考虑动力电池安全边界的电动汽车负荷可调节潜力评估方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
针对背景技术中提到的智能电网调节电量供需平衡存在的问题,本发明提出了一种考虑动力电池安全边界的电动汽车负荷可调节潜力评估方法,充分考虑电动汽车电池的安全边界和需求负荷等,评估电动汽车的可调节负荷潜力。如图1所示,电动汽车负荷可调节潜力评估应方法具体包括以下步骤:
S1、采集电动汽车日均行驶里程数、电动汽车电池容量及功率参数等数据;
S2、根据动力电池的安全边界条件获得最优充电功率;
S3、基于所获得最优充电功率计算电动汽车最短充电时长;
S4、考虑各种电动汽车占比,分别计算各类电动汽车采用最优充电功率相比于常规充电模式下额定功率充电所减少的需求负荷,计算得到可调节负荷潜力。
为本发明提供的考虑动力电池安全边界的电动汽车负荷可调节潜力评估方法流程图,该方法的具体步骤如下:
S1、数据搜集
获取不同类型电动汽车的数据,包括日均行驶里程数以及电池充电功率参数等。
本实施例中将某地区主要使用的电动汽车划分为公交车、出租车、私家车三种类型。其中,本实施例中电动汽车的日行驶里程数s采用如下分布表示:
其中,μD为lns的期望;σD为lns的标准差,取值采用最大似然估计法得到,且不同类型车辆的取值不同。
S2、根据动力电池的安全边界获取电动汽车的最优充电功率
电动汽车的动力电池通常为锂电池,本发明中锂电池的充电安全边界主要是考虑其安全电压安全功率:
其中,SOS为电池充电安全状态,SOV为电势能状态,SOT为热势能状态;
SOV=V2×100%
SOT=T2×100%
其中,V、T为相对电压和相对温度,Vt、Tt为t时刻的电压和温度,V0、T0为初始电压和初始温度。
本实施例中以SOS≥1安全;SOS<1非安全;SOS=1即电池的安全边界,分别确定三种类型电动汽车在安全边界下的最快充电功率。
S3、计算各类型电动汽车的最短充电时长
电动汽车主要充电模式有慢速、常规、快速三种,本实施例中采用常规充电模式下的额定充电功率,基于所获得各类型电动汽车的最优充电功率,分别计算不同类型电动汽车的最短充电时长:
其中,Q为电动汽车的单位耗电量,电动汽车中私家车、出租车、公交车的单位耗电量分别为Qs、Qc、Qg为电动汽车日均行驶里程数;P为最优充电功率;η为充电效率系数,本实施例中取0.9。
S4、计算可调节负荷潜力
本发明中可调节负荷为采用最优充电功率相比于额定功率充电下减少的充电时长,在减少的这一部分充电时长消耗的电量为可调节的电量。考虑地区内各种电动汽车占比,分别计算各类电动汽车减少的需求负荷,基于所确定满足动力电池的安全边界条件下不同类型电动汽车的最优充电功率P、最短充电时长与标准的额定充电功率分别计算各类型电动汽车减少的需求负荷,得到各类型电动汽车总的可调节负荷潜力。
具体实例:
以某地区电动汽车出行数据为例,采用上述方法进行考虑动力电池安全边界的电动汽车负荷可调节潜力评估。为简化计算,本实施例主要选取3类不同规格的电动汽车品牌,确定其电池及行驶数据。电动汽车动力电池基本参数如下表所示。
表1电动汽车相关参数
EV1:公交车;EV2:出租车;EV3:私家车
计及SOS=1的情况下,计算三种类型电动汽车的最高充电功率。在算例中采用同一批规格的动力锂电池作为样品进行测试,在电池上装上热电偶装置,并以1C恒流进行充电,在充电开始时测得电池的电压和温度作为初始值,确认充电装置和数据采集装置一切正常后,实时采集动力锂电池的实时电压和实时温度,计算电池实时的电池势能状态SOV和电池热势能状态SOT,直至电池处于非安全状态。相关数据如表2所示(以磷酸铁锂电池为例)。
表2电动汽车充电参数
根据表1中的该地区电动汽车各类占比以及其日均行驶里程数,计算三类电车的最短充电时长,并与最优充电功率比较,计算得到该地区电动汽车负荷的日平均可调节潜力约为1150MWh。
表3电动汽车可调节负荷
实施例2
作为本发明的第二方面,本实施例还提供一种电动汽车负荷可调节潜力评估***,包括:
数据获取模块:用于获取不同类型电动汽车数据,包括日均行驶里程数以及动力电池参数;
最优充电功率获取模块:根据动力电池的安全边界条件获取不同类型电动汽车的最优充电功率;
最短充电时长计算模块:基于不同类型电动汽车的最优充电功率以及对应的日均行驶里程数,分别计算不同类型电动汽车的最短充电时长;
可调节负荷潜力计算模块:分别计算各类型电动汽车采用最优充电功率相比于额定功率充电状态所减少的需求负荷,得到各类型电动汽车总的可调节负荷潜力。
进一步的,最优充电功率模块中动力电池的安全边界条件具体为:电势能状态SOV与热势能状态SOT之比大于等于设定边界阈值;
SOV=V2×100%
SOT=T2×100%
其中,V、T为相对电压和相对温度,Vt、Tt为t时刻的电压和温度,V0、T0为初始电压和初始温度;
所述的最优充电功率模块计及电势能状态SOV与热势能状态SOT之比等于设定边界阈值的情况下,对不同类型电动汽车的动力电池进行测试;
在充电开始时测得电池的电压和温度作为初始值,以恒流进行充电;
实时采集动力锂电池的实时电压和实时温度,并计算动力电池的电池势能状态SOV和电池热势能状态SOT之比,直至电池处于非安全状态,得到此时的最高充电功率。
进一步的,最短充电时长计算模块计算电动汽车的最短充电时长具体如下:
其中,Q为电动汽车的单位耗电量;为电动汽车日均行驶里程数;P为电动汽车的最优充电功率;η为充电效率系数;
不同类型电动汽车的日均行驶里程数s采用如下分布获得:
其中,μD为lns的期望;σD为lns的标准差,取值采用最大似然估计法得到,且不同类型车辆的取值不同。
实施例3
作为本发明的第三方面,本申请还提供一种电子设备,包括:一个或多个处理器;存储器,用于存储一个或多个程序;当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行,使得所述一个或多个处理器实现如上述电动汽车负荷可调节潜力评估方法。除了上述的处理器、存储器以及接口之外,实施例中装置所在的任意具备数据处理能力的设备通常根据该任意具备数据处理能力的设备的实际功能,还可以包括其他硬件,对此不再赘述。
实施例4
作为本发明的第四方面,本申请还提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机指令,该指令被处理器执行时实现如上述电动汽车负荷可调节潜力评估方法。所述计算机可读存储介质可以是前述任一实施例所述的任意具备数据处理能力的设备的内部存储单元,例如硬盘或内存。所述计算机可读存储介质也可以是外部存储设备,例如所述设备上配备的插接式硬盘、智能存储卡(Smart Media Card,SMC)、SD卡、闪存卡(Flash Card)等。进一步的,所述计算机可读存储介还可以既包括任意具备数据处理能力的设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述计算机可读存储介质用于存储所述计算机程序以及所述任意具备数据处理能力的设备所需的其他程序和数据,还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解,本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此,凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案,皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电动汽车负荷可调节潜力评估方法,其特征在于,所述方法步骤包括:
获取不同类型电动汽车数据,包括日均行驶里程数以及动力电池参数;
根据动力电池的安全边界条件获取不同类型电动汽车的最优充电功率;
基于不同类型电动汽车的最优充电功率以及对应的日均行驶里程数,分别计算不同类型电动汽车的最短充电时长;
分别计算各类型电动汽车采用最优充电功率相比于额定功率充电状态所减少的需求负荷,得到各类型电动汽车总的可调节负荷潜力。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车负荷可调节潜力评估方法,其特征在于,所述不同类型电动汽车的日均行驶里程数s采用如下分布获得:
其中,μD为lns的期望;σD为lns的标准差,取值采用最大似然估计法得到,且不同类型车辆的取值不同。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车负荷可调节潜力评估方法,其特征在于,所述动力电池的安全边界条件具体为:电势能状态SOV与热势能状态SOT之比大于等于设定边界阈值;
SOV=V2×100%
SOT=T2×100%
其中,V、T为相对电压和相对温度,Vt、Tt为t时刻的电压和温度,V0、T0为初始电压和初始温度。
4.根据权利要求3所述的一种电动汽车负荷可调节潜力评估方法,其特征在于,所述电动汽车的最优充电功率具体获得步骤包括:
计及电势能状态SOV与热势能状态SOT之比等于设定边界阈值的情况下,对不同类型电动汽车的动力电池进行测试;
在充电开始时测得电池的电压和温度作为初始值,以恒流进行充电;
实时采集动力锂电池的实时电压和实时温度,并计算动力电池的电池势能状态SOV和电池热势能状态SOT之比,直至电池处于非安全状态,得到此时的最高充电功率。
5.根据权利要求1所述的一种电动汽车负荷可调节潜力评估方法,其特征在于,所述不同类型电动汽车的最短充电时长计算如下:
其中,Q为电动汽车的单位耗电量;为电动汽车日均行驶里程数;P为电动汽车的最优充电功率;η为充电效率系数。
6.一种电动汽车负荷可调节潜力评估***,其特征在于,所述***包括:
数据获取模块:用于获取不同类型电动汽车数据,包括日均行驶里程数以及动力电池参数;
最优充电功率获取模块:根据动力电池的安全边界条件获取不同类型电动汽车的最优充电功率;
最短充电时长计算模块:基于不同类型电动汽车的最优充电功率以及对应的日均行驶里程数,分别计算不同类型电动汽车的最短充电时长;
可调节负荷潜力计算模块:分别计算各类型电动汽车采用最优充电功率相比于额定功率充电状态所减少的需求负荷,得到各类型电动汽车总的可调节负荷潜力。
7.根据权利要求6所述的一种电动汽车负荷可调节潜力评估***,其特征在于,所述的最优充电功率模块中动力电池的安全边界条件具体为:电势能状态SOV与热势能状态SOT之比大于等于设定边界阈值;
SOV=V2×100%
SOT=T2×100%
其中,V、T为相对电压和相对温度,Vt、Tt为t时刻的电压和温度,V0、T0为初始电压和初始温度;
所述的最优充电功率模块计及电势能状态SOV与热势能状态SOT之比等于设定边界阈值的情况下,对不同类型电动汽车的动力电池进行测试;
在充电开始时测得电池的电压和温度作为初始值,以恒流进行充电;
实时采集动力锂电池的实时电压和实时温度,并计算动力电池的电池势能状态SOV和电池热势能状态SOT之比,直至电池处于非安全状态,得到此时的最高充电功率。
8.根据权利要求6所述的一种电动汽车负荷可调节潜力评估***,其特征在于,所述的最短充电时长计算模块中电动汽车的最短充电时长计算如下:
其中,Q为电动汽车的单位耗电量;为电动汽车日均行驶里程数;P为电动汽车的最优充电功率;η为充电效率系数;
不同类型电动汽车的日均行驶里程数s采用如下分布获得:
其中,μD为lns的期望;σD为lns的标准差,取值采用最大似然估计法得到,且不同类型车辆的取值不同。
9.一种电动汽车负荷可调节潜力评估装置,包括存储器、处理器,以及存储于所述存储器中的程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-5中任一所述的电动汽车负荷可调节潜力评估方法。
10.一种存储介质,其上存储有程序,其特征在于,所述程序被执行时实现如权利要求1-5中任一所述的电动汽车负荷可调节潜力评估方法。
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