一种考虑建筑终端集群充电桩电价激励需求响应度模型的能量路由系统优化调度方法

摘要

本发明提供了一种考虑建筑终端集群充电桩电价激励需求响应度模型的能量路由系统优化调度方法，建筑终端能量路由管理系统面向终端区域室内可控负荷和常规负荷集中调控，通过制定面向电动汽车接入集群充电桩的合理激励电价策略，构建集群充电桩的电价激励需求响应度模型，以实现建筑终端购电总成本和集群充电桩参与系统调控的价格激励总成本最小为优化目标。本发明通过建筑终端能量路由管理系统统一协调室内各设备优化运行、求解，最终得到优化调度结果；本发明可以有效减少建筑终端能量路由管理系统的日运行综合成本，激励建筑终端电动汽车用户主动参与集群充电桩统一调度，保证建筑室内用户用能的舒适性。

说明书

技术领域

本发明属于电力系统运行管理技术领域，尤其涉及一种考虑建筑终端集群充电桩电价激励需求响应度模型的能量路由系统优化调度方法。

背景技术

随着电动汽车行业的快速发展，建筑终端集群充电桩的规划建设数量越来越多，然而，建筑终端电动汽车无序接入集群充电桩时，易导致建筑终端用电负荷激增，造成建筑终端负荷调控成本大大增加；因此，在保证用户用能舒适性的前提下，我们有必要针对无序充电的集群充电桩采用一些有效的价格激励措施来确保建筑终端能量路由系统的统一管理。

目前，随着建筑终端用户用能类型的增加，建筑终端不可控负荷类型也在持续增加。从建筑室内人居环境的角度考虑，当前很多用户对室内灵活调节温度和灵活调节热水供应的需求不断提高，同时，建筑终端节能也日益受到关注。因此，在满足建筑终端用户用能需求多样化、用能舒适性和节能的情况下，如何确保建筑终端电动汽车用户有序参与集群充电桩充电，如何为电动汽车用户制定合理的电价和电价激励响应策略，以确保建筑终端能量管理系统的统一协调优化、有效降低用户的综合用能成本，是当前亟需解决的关键性问题之一。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种考虑建筑终端集群充电桩电价激励需求响应度模型的能量路由系统优化调度方法，考虑了建筑终端集群充电桩和室内可控/不可控负荷之间的联合优化调度，不仅可以有效激励建筑终端电动汽车用户有序参与集群充电桩充电统一调度，还可以有效减少建筑终端能量路由系统的日运行综合成本。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种考虑建筑终端集群充电桩电价激励需求响应度模型的能量路由系统优化调度方法，包括如下步骤：

步骤1：建立包含建筑终端总购电成本和集群充电桩参与系统调控的价格激励总成本的优化目标函数；

步骤2：建立建筑终端电能功率供需平衡约束模型、屋顶光伏出力预测约束模型、建筑终端与外部配电网之间的联络线传输功率不等式约束模型、室内灵活气体温控型负荷等式和不等式约束模型、室内灵活热水温控型负荷等式和不等式约束模型、电动汽车接入建筑终端充电桩等式和不等式约束模型；在整体上将建筑终端能量路由系统统一调度的电动汽车接入充电桩的充电和放电功率作为决策变量值；

步骤3：建立建筑终端集群充电桩电价激励需求响应度模型，分别输入建筑终端区域内能量路由管理系统统一协调优化调度运行需要制定的初始参数和优化算法收敛精度；

步骤4：对建筑终端区域内能量路由管理系统总购电成本和集群充电桩参与系统调控的价格激励总成本系统优化调度问题进行求解，将优化求解的决策变量输出，检查优化调度结果是否满足收敛条件；若满足收敛条件，则算法终止，输出最优调度结果；若不满足收敛条件，更新建筑终端区域内能量路由管理系统的初始参数，返回步骤3检查初始参数是否全部都合理，再重新进行求解。

进一步地，所述步骤3中，建筑终端集群充电桩电价激励需求响应度模型如下：

式中，i表示电动汽车接入充电桩的编号；N

进一步地，所述步骤1中，以建筑终端从配电网购买电能的总成本和集群充电桩参与能量路由系统统一调控的价格激励总成本最小为目标，建立终端能量路由系统管理中心优化调度的目标函数：

f＝min{C

其中：

式中，f为建筑终端能量路由系统管理中心优化调度的目标；C

进一步地，所述步骤2中，建筑终端电能功率供需平衡约束模型如下：

式中，

进一步地，所述步骤2中，根据厂商提供的标准测试条件下的光伏电池参数，通过引入补偿系数建立如下屋顶光伏出力预测约束模型：

式中，

进一步地，所述步骤2中，建筑终端与外部配电网之间的联络线传输功率不等式约束模型如下：

式中，

室内灵活气体温控型负荷等式和不等式约束模型如下：

式中，

进一步地，所述步骤2中，室内灵活热水温控型负荷等式和不等式约束模型如下：

式中，

进一步地，其特征在于，所述步骤2中，电动汽车接入建筑终端充电桩等式和不等式约束模型如下：

式中，Δt表示建筑终端第i辆电动汽车接入充电桩的时间段；

进一步地，所述步骤4中，将优化过程中建筑终端内部供电功率与用户需求功率是否保持平衡作为收敛条件：

式中，ε表示建筑终端内部供电功率与用户需求功率的差值，即优化算法收敛精度；

进一步地，所述步骤3中，初始参数是与运行相关的基本参数，包括光伏输出功率、电能传输功率；输入初始参数和优化算法收敛精度后，还需分别设置建筑终端电动汽车接入充电桩进行充电的数量参数、集群充电桩参与能量路由系统统一调控的价格激励单位成本参数、电动汽车用户接入充电桩的最小期望价格参数、激励电动汽车用户参与接入充电桩充电的需求响应效用系数、电动汽车接入充电桩的价格激励需求响应度极限值参数。

本发明具有如下有益效果：

本发明考虑到了建筑终端通过制定合理的电能价格来激励电动汽车用户积极主动参与需求侧调控的优化调度，能够在很大程度上减少建筑终端总购电成本和集群充电桩参与系统调控的价格激励总成本，同时还可以有效激励建筑终端电动汽车用户有序参与集群充电桩充电统一调度。

附图说明

图1为本发明所述考虑建筑终端集群充电桩电价激励需求响应度模型的能量路由系统优化调度方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

本发明所述的考虑建筑终端集群充电桩电价激励需求响应度模型的能量路由系统优化调度方法如图1所示，具体包括如下步骤：

步骤1：建立包含建筑终端总购电成本和集群充电桩参与系统调控的价格激励总成本的优化目标函数；

以建筑终端从配电网购买电能的总成本和集群充电桩参与能量路由系统统一调控的价格激励总成本最小为目标，建立终端能量路由系统管理中心优化调度的目标函数：

f＝min{C

其中：

式中，f为建筑终端能量路由系统管理中心优化调度的目标，单位为￥；C

步骤2：建立建筑终端电能功率供需平衡约束模型、屋顶光伏出力预测约束模型、建筑终端与外部配电网之间的联络线传输功率不等式约束模型、室内灵活气体温控型负荷等式和不等式约束模型、室内灵活热水温控型负荷等式和不等式约束模型、电动汽车接入建筑终端充电桩等式和不等式约束模型；在整体上将建筑终端能量路由系统统一调度的电动汽车接入充电桩的充电和放电功率作为决策变量值。

所述建筑终端电能功率供需平衡约束模型如下：

式中，

在标准测试条件下，根据厂商提供的标准测试条件下的光伏电池参数，通过引入补偿系数建立的屋顶光伏出力预测约束模型如下：

式中，

所述建筑终端与外部配电网之间的联络线传输功率不等式约束模型如下：

式中，

所述室内灵活气体温控型负荷等式和不等式约束模型如下：

式中，

所述室内灵活热水温控型负荷等式和不等式约束模型如下：

式中，

所述电动汽车接入建筑终端充电桩等式和不等式约束模型如下：

式中，Δt表示建筑终端第i辆电动汽车接入充电桩的时间段；

步骤3：建立建筑终端集群充电桩电价激励需求响应度模型，分别输入建筑终端区域内能量路由管理系统统一协调优化调度运行需要制定的初始参数和优化算法收敛精度，其中，初始参数包括光伏输出功率、电能传输功率等与运行相关的基本参数；然后分别设置建筑终端电动汽车接入充电桩进行充电的数量参数、集群充电桩参与能量路由系统统一调控的价格激励单位成本参数、电动汽车用户接入充电桩的最小期望价格参数、激励电动汽车用户参与接入充电桩充电的需求响应效用系数、电动汽车接入充电桩的价格激励需求响应度极限值等参数。

所述建筑终端集群充电桩电价激励需求响应度模型如下：

式中，n

步骤4：对建筑终端区域内能量路由管理系统优化调度模型进行求解，即对建筑终端区域内能量路由管理系统总购电成本和集群充电桩参与系统调控的价格激励总成本系统优化调度问题进行求解，将优化求解的决策变量输出，检查优化调度结果是否满足收敛条件；本实施例将优化过程中建筑终端内部供电功率与用户需求功率是否保持平衡作为收敛条件：

式中，ε表示建筑终端内部供电功率与用户需求功率的差值，即优化算法收敛精度；

若满足收敛条件，则算法终止，输出最优调度结果；

若不满足收敛条件，更新建筑终端区域内能量路由管理系统的初始参数，返回步骤3检查初始参数是否全部都合理，再重新进行求解。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。