一种计及电池循环寿命的微电网中车网互动运行方法

技术领域

本发明涉及一种计及电池循环寿命的微电网中车网互动运行方法，属于车网互动领域。

背景技术

随着充放电技术的发展，具有车网互动潜力的电动汽车作为一种灵活的储电资源，可以用于微电网的负载调控。微网中往往含有随机波动性较大的风电、光电等清洁能源，这些波动不但会影响微电网的运行安全和供电质量，同时也会影响清洁能源的充分利用。而利用车网互动技术可以很好地调控以间歇性能源占主导的微电网系统的负荷特性，起到“削峰填谷”的作用，促进新能源消纳。因此，如何切实可行并满足成本效益最大化地利用车网互动技术正成为我们急需解决的问题。

现有的针对车网互动运行策略的研究大多集中于优化微电网的负荷曲线和优化在该策略下的充电电价。但在追求总体负荷特性最优的目标下，现有的策略很少考虑微电网在调控过程中对车主电池充放电造成的损失，因此车主个体的利益在调控过程中很难得到保障，而这会打击车主参与车网互动调控的积极性。因此，如何在车网互动运行策略中保障每个车主的利益就显得尤为重要。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种计及电池储电成本和损耗成本进行报价、依据荷电状态排序充电、随微电网中能源供给和车辆状态快速响应调整的车网互动运行方法。

技术方案：本发明所述计及电池循环寿命的微电网中车网互动运行方法，包括以下步骤：

(1)根据车辆的报价建立报价序表，根据车辆的荷电状态建立荷电状态序表；

(2)判断微电网中能源供求情况，执行微电网运行管理策略；

(3)当能源供求关系为供小于求，根据供求关系从报价序表中选择可参与调控的电动汽车进行放电操作；

(4)若可参与调控的电动汽车功率不足以弥补供需矛盾，则将剩余需求交给电网进行调控；

(5)若能源供求关系为供大于求，则微电网系统根据荷电状态序表对可充电的电动汽车进行充电；

(6)若可参与充电的电动汽车功率不足以弥补供需矛盾，则将剩余需求交给电网进行调控；

(7)当电网的供需情况发生变化时，重复步骤(2)-(5)。

进一步的，微电网运行管理策略中存在约束条件：S

步骤(1)中所述建立报价序表包括以下步骤：

(111)各接入微电网的电动汽车实时计算并向报价序表上报当前时刻报价；

(112)筛选出荷电状态大于最小荷电状态的电动汽车参与竞价；

(113)根据电动汽车的出价，按从低到高排序；

(114)出价低于电网价格的电动汽车中标；

(115)若有车辆加入、退出或者已有车辆出现价格、状态变动，则重复(111)-(114)，进行排序并刷新报价序表。

进一步的，步骤(111)中所述报价与储电成本和电池损耗成本关系的计算过程如下：

T

其中，T

储电成本的计算过程如下：

其中，μ为储电系数，

所述储电系数μ用于限制储电成本，当电动汽车的荷电状态低于刚接入微电网时的荷电状态时，计算该成本，计算过程如下：

其中，S

经过放电操作后，电动汽车的电池会达到更大的放电深度，这会导致电池有损耗成本B

其中，C

所述放电深度的计算过程如下：

F

F

其中，考虑到最坏的情况，假设此次放电操作后不再充电，L

由此得到电动汽车的报价公式如下：

进一步的，步骤(113)中所述排序，根据第i辆车的报价决策变量τ

τ

S

其中，τ

步骤(1)中所述建立荷电状态序表包括以下步骤：

(121)筛选出荷电状态小于最小荷电状态的电动汽车，将其作为最高优先级的负载，跳过排序直接进行充电；

(122)对荷电状态不小于最小荷电状态的电动汽车车辆，根据其到来的时间顺序安排充电，越早来的车辆优先级越高；

(123)当新电动汽车加入、退出或者现有的电动汽车由于其荷电状态的变化而导致其优先级改变时，重复(121)-(122)进行排序并刷新荷电状态序表。

如果电动汽车的荷电状态小于最小荷电状态，则直接充电，无需判断。荷电状态大于最小荷电状态的车辆，如果微电网的功率不足以对其全体进行充电，则需要排序，根据排序结果对其部分进行充电。

上述步骤中的排序通过求解并对决策变量γ

γ

γ

式中：i为电动汽车接入微电网的顺序，γ

通过对大于零的γi进行降序排序得到荷电状态序表，该变量越大，表示其优先级越高。变量大于零的车辆表示其需要充电，变量小于零的车辆作为正常负载充电，变量等于零的负载表示其不用充电。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：

(1)根据电池的储电成本和损耗成本计算报价，更真实准确的反映出汽车的电能价值；

(2)车主根据计算的成本自主报价后，让符合经济效益的电动汽车参与调控，一方面获得了相较于电网更廉价的电能、一方面保证了车主的利益；

(3)在运行调控过程中实时更新序表，对不满足调控要求的车辆安排退出调控作为负载去往充电，保证调控中的车辆始终拥有可正常使用的最低荷电状态以上荷电；

(4)运行模式灵活多变，可碎微电网能源供求关系的变化快速响应并作出调整，调控效率更快更优。

附图说明

图1为本发明的微电网中车网互动运行方法流程图；

图2为报价序表流程图；

图3为荷电状态序表流程图；

图4为实施例提供的微电网结构图；

图5为实施例中的电动汽车放电深度与循环寿命的关系。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1所示，本发明的计及电池循环寿命的微电网中车网互动运行方法，包括以下步骤：

(1)根据车辆的报价建立报价序表，根据车辆的荷电状态建立荷电状态序表；

(2)判断微电网中能源供求情况，执行微电网运行管理策略；

(3)当能源供求关系为供小于求，根据供求关系从报价序表中选择可参与调控的电动汽车进行放电操作；

(4)若可参与调控的电动汽车功率不足以弥补供需矛盾，则将剩余需求交给电网进行调控；

(5)若能源供求关系为供大于求，则微电网系统根据荷电状态序表对可充电的电动汽车进行充电；

(6)若可参与充电的电动汽车功率不足以弥补供需矛盾，则将剩余需求交给电网进行调控；

(7)当电网的供需情况发生变化时，重复步骤(2)-(6)。

假设共有M辆电动汽车接入微电网，微电网的供需差为ΔP。

步骤(3)和步骤(4)中，若前L辆车的放电功率等于ΔP，则由前L辆车调控微电网；若所有的电动汽车的放电功率之和小于ΔP，则多余的功率由电网调控。

步骤(5)和步骤(6)中，若前L辆车的充电功率等于ΔP，则由前L辆车调控微电网；若所有的电动汽车的充电功率之和小于ΔP，则多余的功率由电网调控。

微电网运行管理策略中存在约束条件：S

如图2所示，报价序表的过程包括以下步骤：

(111)各接入微电网的电动汽车实时计算并向报价序表上报当前时刻报价；

(112)筛选出荷电状态大于最小荷电状态的电动汽车参与竞价；

(113)根据电动汽车的出价，按从低到高排序；

(114)出价低于电网价格的电动汽车中标；

(115)若有车辆加入、退出或者已有车辆出现价格、状态变动，则重复(111)-(114)，进行排序并刷新报价序表。

进一步的，步骤(111)中所述报价与储电成本和电池损耗成本关系的计算过程如下：

T

其中，T

储电成本的计算过程如下：

其中，μ为储电系数，

所述储电系数μ用于限制储电成本，当电动汽车的荷电状态低于刚接入微电网时的荷电状态时，计算该成本，计算过程如下：

其中，S

经过放电操作后，电动汽车的电池会达到更大的放电深度，这会导致电池有损耗成本B

其中，C

所述放电深度的计算过程如下：

F

F

其中，考虑到最坏的情况，假设此次放电操作后不再充电，L

由此得到电动汽车的报价公式如下：

进一步的，步骤(113)中所述排序，根据第i辆车的报价决策变量τ

τ

S

其中，τ

如图3所示，建立荷电状态序表包括以下步骤：

(121)筛选出荷电状态小于最小荷电状态的电动汽车，将其作为最高优先级的正常负载进行充电；

(122)对荷电状态不小于最小荷电状态的电动汽车车辆，根据其到来的时间顺序安排充电，越早来的车辆优先级越高；

(123)当新电动汽车加入、退出或者现有的电动汽车由于其荷电状态的变化而导致其优先级改变时，重复(121)-(122)进行排序并刷新荷电状态序表。

上述步骤中的排序通过求解并对决策变量γ

γ

γ

式中：i为电动汽车接入微电网的顺序，γ

通过γ

如图4所示，在一个微电网场景中包含微电网、负载、发电机组、电动汽车组以及大电网。正常运行时，发电机组向微电网输送能量，电动汽车组和负载从微电网吸收能量，各个环节皆能与微电网系统交流信息。当供需出现不平衡时，电动汽车组可以向微电网反向输出能量，同时微电网还能与大电网交换能源。

如图5所示为实施例中的电动汽车放电深度与循环寿命的关系，可见放电深度随循环寿命的提高而降低，所表示的也是电动汽车电池的报价成本。