[发明专利]计及电动汽车弹性的充电站电池储能系统容量规划方法

说明书

本发明提出计及电动汽车弹性的充电站电池储能系统容量规划方法，该方法包括：对一段时间内电动汽车充电站行为进行预测，建立充电行为模型；对充电站电池储能的能源成本和电力成本进行计算；对停电期间电动汽车弹性进行量化与计算；对多个充电站内电池储能系统容量进行规划。该方法以最小化储能系统的成本，增强电动汽车弹性为优化目标，使用多目标粒子群优化方法，建立了充电站电池储能系统容量规划模型。基于路网中各路段容量与距离、电动汽车充电负荷、SOC数据，本发明可规划充电站中电池储能系统最优容量数值，对优化前后电动汽车弹性进行对比计算，保证规划的有效性和正确性，为电动车充电站内电池储能设施的建设提供决策依据。

技术领域

本发明涉及充电站电池储能系统容量规划方法，具体涉及一种基于多目标粒子群优化方法计及电动汽车弹性的电池储能系统容量规划方法。

背景技术

电动汽车以其能够减少温室气体的排放、具有较高的能量转换效率的特点而得到各国政府的大力支持。电动汽车渗透率的快速提高及其充电站的大规模建设给电网带来诸如线路过载、电能质量和可靠性降低等压力。同时，电动汽车的运行对电网依赖性强，一旦发生停电事件，电动汽车将受到停止运行的风险。如何提高停电期间电动汽车弹性有着重要的研究意义。

本发明将电动汽车的弹性定义为在特定区域发生停电时，电动汽车移动到最近距离正常充电站的能力。为使电动汽车行业良好发展，提高电动汽车的弹性，在充电站内配备电池存储系统是有效的方案。电池储能系统在用电非高峰时段从配电系统获取电能，并用于在用电高峰时段对电动汽车充电，充当额外的充电装置，以减小高峰时段配电系统压力，并且在发生意外情况时可以直接为电动汽车充电。充电站电池储能系统容量的选取有着重要的意义。传统的电池储能系统容量规划方法，主要考虑到建设与运营成本问题，而忽略停电期间电动汽车的弹性问题，无法保证停电期间电动汽车正常运行。另外，传统的电池储能系统容量规划主要考虑一座充电站中电池储能系统的容量，忽略了多个充电站之间的联系，从而导致规划结果不够准确。

发明内容

针对以上不足，本发明提出一种计及电动汽车弹性的充电站电池储能系统容量规划方法，用于确定电动汽车充电站中电池储能系统的最佳容量。该方法使用多目标粒子群优化算法，以最小化储能系统的成本，增强电动汽车弹性为优化目标，优化多个充电站电池储能系统的最佳容量。

本发明的一种计及电动汽车弹性的充电站电池储能系统容量规划方法，包括如下步骤：

(1)基于历史统计数据，建立电动汽车充电行为模型，包含到达充电站时间概率正态分布模型h(t|μ_t，σ_t)，充电周期内行驶距离概率正态分布模型f(d|μ_d，σ_d)。

(2)基于充电行为与充电站间距离信息，建立停电期间电动汽车弹性负载模型

(3)基于停电期间电动汽车弹性负载，设置停电期间弹性惩罚成本C^R。

(4)基于建设与运行信息，分析充电站中电池储能系统建设与运营总成本C^BES。

(5)以提高充电站停电期间电动汽车弹性、降低建设与运营成本为优化目标，以充放电功率、电动汽车SOC状态作为约束条件，利用多目标粒子群优化方法，对充电站中电池储能系统的容量进行规划。

所述步骤(1)中，建立电动汽车充电行为模型，包含到达充电站时间概率分布模型和充电周期内行驶距离概率分布模型，根据统计数据，到达充电站时间概率符合正态分布h(t|μ_t，σ_t)，充电周期内行驶距离概率符合对数正态分布f(d|μ，σ)，计算公式分别如下：

其中，其中表示每辆电动汽车到达充电站的时间，和分别表示其平均值和标准差；表示每辆电动汽车每日里程，和分别表示其平均值和标准差。