[发明专利]一种考虑充电负荷灵活性的电动汽车储充站规划方法

说明书

本发明提出一种考虑充电负荷灵活性的电动汽车储充站规划方法，属于电动汽车充电站规划和电网储能规划领域。该方法首先构建随机规划的可再生能源的出力场景集和电动汽车充电能量边界，然后建立由目标函数和约束条件组成的考虑充电负荷灵活性的电动汽车储充站规划模型，并利用Benders分解法对模型求解，得到电动汽车储充站的最优规划结果。本发明首次将电动汽车充电站与储能作为一个共同的规划主体，不仅能够完善考虑两者的选址定容问题，同时还能在规划中考虑电动汽车充电负荷灵活性，最终求解得到合理有效的储充站规划方案。

技术领域

本发明属于电动汽车充电站规划和电网储能规划领域，具体涉及一种考虑充电负荷灵活 性的电动汽车储充站规划方法。

背景技术

电动汽车在促进全球能源的可持续性和减缓全球变暖方面具有无可比拟的优势。近年来， 世界目睹了电动汽车行业的惊人发展。2017年，全球电动汽车产销规模达到122.4万辆，同 比增加58％，并在2018年超过了200万。随着电动汽车大规模接入电网，激增的充电需求 给配电网运行的安全性、可靠性带来了严峻的考验，合理规划电动汽车充电站的选址布局与 容量成为了一个研究热点。此外，储能系统在配电系统中也开始发挥着越来越关键的作用， 成为了另一个学界的关注点。储能如果配置在电动汽车充电站内，可以为充电站在全天提供 的充电服务提供更多灵活性。因此，研究电动汽车充电站和储能在配电网中的共同优化配置 有着较大意义。

关于电动汽车充电站与储能共同规划问题的研究仍处于早期阶段，但已有一些研究成果 发表。目前的大多数相关研究均针对充电站内站级储能的容量和运行策略进行优化，不涉及 储能在配电网中的选址问题。除此以外，在对电动汽车充电站进行规划时，多数研究都通过 典型场景的方法来处理电动汽车充电负荷的不确定性，与现实中电动汽车的充电需求往往不 能较好贴合。综合来看，目前仍缺乏一种将电动汽车充电站与储能作为一个规划主体，将两 者的位置与各自的容量视为变量并合理考虑电动汽车充电负荷灵活性的规划技术。

发明内容

本发明的目的是克服已有技术的不足之处，提出一种考虑充电负荷灵活性的电动汽车储 充站规划方法。本发明首次将电动汽车充电站与储能作为一个共同的规划主体，不仅能够完 善考虑两者的选址定容问题，同时还能在规划中考虑电动汽车充电负荷灵活性，最终求解得 到合理有效的储充站规划方案。

本发明提出一种考虑充电负荷灵活性的电动汽车储充站规划方法，其特征在于，包括以 下步骤：

1)构建随机规划的可再生能源的出力场景集和电动汽车充电能量边界；具体步骤如下：

1-1)构建随机规划的可再生能源的出力场景集；

对待规划区域过去全年的日光伏出力曲线、日风电出力曲线和日负荷曲线分别利用 K-means聚类算法进行聚类，得到晴天、多云、阴天、雨天4种天气分别对应的日光伏出力典型曲线，春、夏、秋、冬4个季节分别对应的的日风电出力典型曲线和工作日与非工作日 2类日负荷典型曲线，将上述四种天气、四种季节以及工作日与非工作日分别对应的典型曲线组合成4×4×2＝32类典型场景作为随机规划的可再生能源的出力场景集；

1-2)利用蒙特卡罗抽样法对电动汽车的充电行为参数进行抽样，得到所有电动汽车到 达充电站的时间与离开的时间，则单个充电站在任意时刻为电动汽车提供的累计能量下界为 该时刻之前在该充电站已完成充电的所有车辆所需能量之和，提供的能量上界为在该时刻之 前已到达该充电站的所有车辆所需能量之和；

2)建立考虑充电负荷灵活性的电动汽车储充站规划模型，该模型由目标函数和约束条 件构成；具体步骤如下：

2-1)确定模型的目标函数，表达式如下：

其中，充电站和储能的等年值投资成本的计算表达式为：