本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車調(diào)度，尤其涉及一種基于出行鏈的配電網(wǎng)多場(chǎng)景調(diào)度方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、近年來，我國(guó)電動(dòng)汽車保有量持續(xù)攀升，大規(guī)模電動(dòng)汽車集群接入電網(wǎng)給電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性帶來了一定的挑戰(zhàn)。與此同時(shí)，以海量充電樁為依托，電動(dòng)汽車作為靈活性資源在支撐重要負(fù)荷、促進(jìn)新能源消納等多個(gè)場(chǎng)景中具備龐大的互動(dòng)潛力。如何充分發(fā)揮電動(dòng)汽車的可調(diào)節(jié)能力，在不同場(chǎng)景中對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行高效調(diào)度是當(dāng)下的重點(diǎn)問題。

2、公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在加深對(duì)本發(fā)明的總體背景技術(shù)的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種基于出行鏈的配電網(wǎng)多場(chǎng)景調(diào)度方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)，從而有效解決背景技術(shù)中的問題。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于出行鏈的配電網(wǎng)多場(chǎng)景調(diào)度方法，包括如下步驟：

3、獲取電動(dòng)汽車歷史運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，通過所述歷史運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算電動(dòng)汽車的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，從而建立電動(dòng)汽車出行鏈行為模型?；

4、基于所述電動(dòng)汽車出行鏈行為模型進(jìn)行抽樣模擬，輸出得到電動(dòng)汽車各時(shí)段內(nèi)的時(shí)空狀態(tài)數(shù)據(jù)；

5、接收配電網(wǎng)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)；

6、通過所述配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)確定配電網(wǎng)運(yùn)行和光伏設(shè)施的約束條件，通過所述電動(dòng)汽車各時(shí)段內(nèi)的時(shí)空狀態(tài)數(shù)據(jù)確定電動(dòng)汽車集群的約束條件，以所述配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)確定電動(dòng)汽車的調(diào)度場(chǎng)景及優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)函數(shù)，建立優(yōu)化調(diào)度模型；

7、對(duì)所述優(yōu)化調(diào)度模型進(jìn)行求解，得到優(yōu)化調(diào)度方法。

8、進(jìn)一步地，所述計(jì)算電動(dòng)汽車的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，包括：

9、獲取電動(dòng)汽車隸屬運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，以δ t時(shí)間間隔，將一天分為 t個(gè)時(shí)段，統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)設(shè)定規(guī)模的電動(dòng)汽車集群的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息、停留區(qū)域信息以及充電狀態(tài)信息；

10、計(jì)算電動(dòng)汽車狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的計(jì)算公式如下：

11、；

12、；

13、；

14、式中， m t表示 t時(shí)刻的轉(zhuǎn)移矩陣， λ si,si表示電動(dòng)汽車保持停留狀態(tài)在 s i節(jié)點(diǎn)的概率， λ si,sh表示從停留在 s i節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)進(jìn)入運(yùn)動(dòng)狀態(tài) s h的概率；該矩陣中其他各行除最后一行以外，元素含義一致，最后一行中各元素表示由運(yùn)動(dòng)狀態(tài) s h前往各節(jié)點(diǎn)的概率，如 λ sh, s1表示屬于運(yùn)動(dòng)中的電動(dòng)汽車前往節(jié)點(diǎn) s1的概率； n i, s, t為當(dāng)前時(shí)段下的節(jié)點(diǎn) s i節(jié)點(diǎn)停留車輛總數(shù)， n i, m, t為下一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的運(yùn)動(dòng)數(shù)量； n s, t為 t時(shí)段處于運(yùn)動(dòng)的車輛總數(shù)； n i,t為 t時(shí)段以 s i節(jié)點(diǎn)為目的地的車輛數(shù)。

15、進(jìn)一步地，所述電動(dòng)汽車各時(shí)段內(nèi)的時(shí)空狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括：電動(dòng)汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息、地理位置信息和電池電量信息。

16、進(jìn)一步地，所述基于所述電動(dòng)汽車出行鏈行為模型進(jìn)行抽樣模擬，輸出得到電動(dòng)汽車各時(shí)段內(nèi)的時(shí)空狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括：

17、生成電動(dòng)汽車的初始數(shù)據(jù)，包括電量信息、位置信息；

18、判斷電動(dòng)汽車當(dāng)前狀態(tài)；

19、若電動(dòng)汽車處于停留狀態(tài)，根據(jù)其停留區(qū)域信息，與所述狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣判斷車輛是否將會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)；

20、若電動(dòng)汽車停留狀態(tài)下無運(yùn)動(dòng)行為，根據(jù)電量判斷是否為低電量，假設(shè)低電量則會(huì)參與充電，高電量會(huì)根據(jù)電量信息和停留點(diǎn)可充電狀態(tài)判斷是否有充電意愿，若有充電意愿則進(jìn)行充電；

21、若電動(dòng)汽車發(fā)生運(yùn)動(dòng)或?qū)l(fā)生運(yùn)動(dòng)，根據(jù)所述狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣判斷其目的地，根據(jù)區(qū)域里程信息，通過路徑規(guī)劃確定路程，同時(shí)判斷電量是否足以完成行程，若電量充足則計(jì)算相應(yīng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間，完成行程，否則選擇就近進(jìn)行充電之后完成運(yùn)動(dòng)，計(jì)算充電所需時(shí)間和運(yùn)動(dòng)時(shí)間；

22、當(dāng)電動(dòng)汽車參與充電，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)采樣充電時(shí)間、充電時(shí)長(zhǎng)和充電功率，并更新實(shí)時(shí)狀態(tài)；

23、判斷所述電動(dòng)汽車出行鏈行為模型生成的結(jié)果是否滿足設(shè)定需求，若滿足則結(jié)束循環(huán)，若不滿足則重復(fù)生成電動(dòng)汽車的初始數(shù)據(jù)及后續(xù)步驟。

24、進(jìn)一步地，所述接收配電網(wǎng)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，包括如下步驟：

25、根據(jù)光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)對(duì)光伏出力進(jìn)行計(jì)算：

26、；

27、式中： r c為某一特定強(qiáng)度的光強(qiáng)，代表光伏出力曲線中非線性區(qū)域與線性區(qū)域的分界點(diǎn)，單位為kw/m2；為光伏位置處的光照強(qiáng)度。 g r pv為額定光照強(qiáng)度，同時(shí)也是曲線的線性區(qū)域與恒定區(qū)域的分界點(diǎn)，單位為kw/m2； p r pv為光伏發(fā)電的額定出力功率；

28、對(duì)配電網(wǎng)的架空線路的故障概率進(jìn)行計(jì)算：

29、；

30、式中：表示第i條架空線路的故障概率；和分別表示第 i條架空線路上的第 j條導(dǎo)線和第 k個(gè)桿塔的故障概率，故障概率受外力產(chǎn)生的載荷與自身強(qiáng)度影響； n1 ,i和 n2, i分別表示第 i條架空線路上的導(dǎo)線數(shù)和桿塔數(shù)；

31、根據(jù)風(fēng)速數(shù)據(jù)計(jì)算光伏設(shè)施的故障概率：

32、；

33、式中：為光伏發(fā)電的故障概率，為正常情況下光伏的故障概率； θpv為光伏發(fā)電面板與風(fēng)向的夾角； v為當(dāng)前所處位置的風(fēng)速，和分別為光伏板發(fā)生故障的風(fēng)速下限和風(fēng)速上限；

34、采用蒙特卡羅法對(duì)配電網(wǎng)中的光伏、線路和桿塔的故障狀態(tài)進(jìn)行抽樣，分別抽取出 n個(gè)可能的初始故障時(shí)刻；考慮光伏發(fā)電設(shè)備和線路的故障情況，計(jì)算配電網(wǎng)系統(tǒng)信息熵的分布情況，選取出現(xiàn)概率最大的熵值對(duì)應(yīng)的典型場(chǎng)景，判斷配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)屬于正常狀態(tài)抑或緊急狀態(tài)，計(jì)算公式為：

35、；

36、；

37、式中， h( x n)表示第 n個(gè)場(chǎng)景的系統(tǒng)信息熵； nl、 npv分別表示系統(tǒng)中線路、光伏的數(shù)量；、分別表示第 i條線路、第 k臺(tái)光伏在 t時(shí)刻的故障概率；、均為0-1變量，分別表示第 n個(gè)場(chǎng)景下第 i條線路、第 k臺(tái)光伏的在 t時(shí)刻的故障狀態(tài)，且當(dāng)取值為0時(shí)表示該時(shí)刻未發(fā)生故障，取值為1時(shí)表示該時(shí)刻是此元件的初始故障時(shí)刻；當(dāng) t內(nèi)存在線路故障的時(shí)刻，即認(rèn)定存在緊急狀態(tài)。

38、進(jìn)一步地，所述配電網(wǎng)運(yùn)行、光伏設(shè)施和電動(dòng)汽車集群的約束條件，包括：

39、光伏設(shè)施的出力約束：

40、；

41、式中，、分別表示節(jié)點(diǎn) j上的光伏在 t時(shí)段的并網(wǎng)有功功率、無功功率；表示節(jié)點(diǎn) j上的光伏在 t時(shí)段的可并網(wǎng)有功功率上限；表示節(jié)點(diǎn) j上的光伏在 t時(shí)段的可并網(wǎng)無功功率上限；

42、母線節(jié)點(diǎn)從上層電網(wǎng)獲取的功率約束：

43、；

44、式中，、表示母線節(jié)點(diǎn) j在 t時(shí)刻從上層獲取的有功功率和無功功率； 、表示母線節(jié)點(diǎn) j能從上層獲取的有功功率和無功功率上限；

45、儲(chǔ)能的充放電約束：

46、；

47、式中，為t時(shí)刻儲(chǔ)能輸出的有功功率，大于0時(shí)表示儲(chǔ)能放電，小于0時(shí)表示儲(chǔ)能充電。和分別為節(jié)點(diǎn)j處儲(chǔ)能在t時(shí)刻的充放電功率；表示分布式儲(chǔ)能充放電時(shí)長(zhǎng)；、分別為節(jié)點(diǎn)j上儲(chǔ)能充電功率和放電功率的最大值；分別為效率；為t時(shí)刻的能量狀態(tài)；、分別為荷電狀態(tài)的最小值和最大值，為j節(jié)點(diǎn)處儲(chǔ)能的額定容量；和分別為儲(chǔ)能的初始電量和初始荷電狀態(tài)；、分別為t時(shí)刻儲(chǔ)能的充放電狀態(tài)，在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，儲(chǔ)能只有充電、放電其中一種狀態(tài)，用0和1表示；

48、電動(dòng)汽車充電站充放電約束：

49、；

50、；

51、式中，、表示 t時(shí)段的第 j個(gè)充電站的充放電功率；、分別表示第 j個(gè)充電站在 t時(shí)段充放電功率的最大值；、分別第j個(gè)充電站表示 t時(shí)刻和 t+1時(shí)刻的電量；分別表示節(jié)點(diǎn) j處ev充電站在 t時(shí)段輸出的有功功率；、表示第j個(gè)充電站允許的電量最大值和最小值；δ t表示單位步長(zhǎng)； ηch和 ηdch分別表示充放電效率； d n,t用以表示電動(dòng)汽車的并網(wǎng)狀態(tài)，當(dāng) d n,t=1表示并網(wǎng)， d n,t=0表示離網(wǎng)；、分別表示單輛電動(dòng)汽車的充放電功率的最大值； smin、 smax表示單輛電動(dòng)汽車允許的電量最大值和最小值； s n,arrive表示電動(dòng)汽車入網(wǎng)時(shí)的電量， s n,leave表示電動(dòng)汽車離網(wǎng)時(shí)的電量，即期望充電電量；表示充電站 j在 t時(shí)段內(nèi)可用的充電樁數(shù)量；

52、保證網(wǎng)絡(luò)呈輻射狀運(yùn)行的約束：

53、；

54、式中， z ij為表示線路連接狀態(tài)的0-1變量，當(dāng) z ij=1時(shí)，表示線路正常運(yùn)行；當(dāng) z ij=0時(shí)，表示線路處于斷開狀態(tài)； β ij和 β ji均為0-1變量，表示節(jié)點(diǎn) i和節(jié)點(diǎn) j的父子關(guān)系，當(dāng)節(jié)點(diǎn) j為節(jié)點(diǎn) i的父節(jié)點(diǎn)時(shí)， β ij=1且 β ji=0；反之，則 β ij=0且 β ji=1；若節(jié)點(diǎn) i和節(jié)點(diǎn) j互不相連，則 β ij= β ji= z ij=0；b表示配電網(wǎng)中所有節(jié)點(diǎn)的集合，b( i)表示節(jié)點(diǎn) i附近所有節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的集合，b/1表示除節(jié)點(diǎn)1外的所有節(jié)點(diǎn)；

55、潮流約束：

56、；

57、；

58、；

59、式中： i， j， s均表示節(jié)點(diǎn)， δ( j)和 π( j)分別表示節(jié)點(diǎn) j的下游節(jié)點(diǎn)集合和上游節(jié)點(diǎn)集合； p ij,t和 q ij,t分別表示時(shí)段 t內(nèi)線路 ij上流過的實(shí)時(shí)有功功率和無功功率； r ij、 x ij分別為線路 ij的電阻值和電抗值；和分別表示上級(jí)電網(wǎng)注入在 t時(shí)段的有功功率和無功功率；分別表示節(jié)點(diǎn) j處ev充電站在 t時(shí)段輸出的有功功率；和表示正常狀態(tài)下節(jié)點(diǎn) j處負(fù)荷在時(shí)段 t內(nèi)的無功功率需求；和分別表示節(jié)點(diǎn) j處負(fù)荷在時(shí)段 t內(nèi)損失的有功功率和無功功率；其中 m1(1- z ij, t)項(xiàng)，表示當(dāng)線路 ij斷開連接時(shí) ij間電壓為一無窮大值；其中： v i, t和 v j, t分別表示節(jié)點(diǎn) i和節(jié)點(diǎn) j在 t時(shí)段的電壓值； v0表示額定電壓值； m1表示一個(gè)極大常數(shù)； z ij, t表示線路 ij在 t時(shí)段的故障狀態(tài)，l表示線路集合；為線路 ij的最大傳輸容量。

60、進(jìn)一步地，所述以所述配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)確定電動(dòng)汽車的調(diào)度場(chǎng)景及優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)函數(shù)，包括：

61、當(dāng)場(chǎng)景為緊急場(chǎng)景時(shí)，目標(biāo)函數(shù)為最小化極端狀態(tài)下的加權(quán)負(fù)荷損失量：

62、；

63、式中， tlast是緊急場(chǎng)景的持續(xù)時(shí)長(zhǎng)， nb為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)總數(shù)， ω j為單位負(fù)荷損失成本，

64、對(duì)所述電動(dòng)汽車充電站充放電約束更改為：

65、；

66、；

67、接收配電網(wǎng)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，包括配電網(wǎng)負(fù)荷出力數(shù)據(jù)、光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)、風(fēng)力強(qiáng)度數(shù)據(jù)、線路和桿塔狀態(tài)數(shù)據(jù)，進(jìn)而計(jì)算配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)；

68、引導(dǎo)停留在其他節(jié)點(diǎn)的ev前往充電站節(jié)點(diǎn)，路徑規(guī)劃模型以最短運(yùn)行里程為目標(biāo)，并采用整數(shù)規(guī)劃模型來表示規(guī)劃的約束條件：

69、?；

70、；

71、式中： c mn為布爾變量，當(dāng) c mn=1時(shí)表示ev經(jīng)過路徑 mn； l mn代表交通網(wǎng)中連接節(jié)點(diǎn) m和 n之間的路徑距離，若節(jié)點(diǎn) m和節(jié)點(diǎn) n之間不存在直接相連的道路則取 l mn=∞； ntrans表示交通網(wǎng)節(jié)點(diǎn)集合；

72、在正常場(chǎng)景下，以調(diào)度周期內(nèi)峰谷差和總運(yùn)營(yíng)成本最小為目標(biāo)，進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化，計(jì)算公式如下：

73、；

74、式中，為正常場(chǎng)景下的優(yōu)化目標(biāo)，、為相應(yīng)為峰谷差和總運(yùn)營(yíng)成本目標(biāo)的權(quán)值， fdpv和 fcost分別為峰谷差目標(biāo)和總運(yùn)營(yíng)成本目標(biāo)；為根節(jié)點(diǎn)在時(shí)刻的注入?yún)^(qū)域的有功功率，為根節(jié)點(diǎn)在調(diào)度周期內(nèi)注入?yún)^(qū)域的平均有功；為分時(shí)電價(jià)；和分別為電動(dòng)汽車的放電電價(jià)和充電電價(jià)為調(diào)度時(shí)間間隔，為調(diào)度周期。

75、進(jìn)一步地，所述對(duì)所述優(yōu)化調(diào)度模型進(jìn)行求解，包括：

76、引入一個(gè)輔助變量與兩個(gè)不等式約束，將目標(biāo)函數(shù)中峰谷差的絕對(duì)值項(xiàng)線性化，將原有模型轉(zhuǎn)化為milp模型進(jìn)行求解：

77、；

78、式中，為線性化而引入的輔助變量。

79、本發(fā)明還包括一種基于出行鏈的配電網(wǎng)多場(chǎng)景調(diào)度裝置，使用如上述的方法，包括：

80、行為模型構(gòu)建單元，用于獲取電動(dòng)汽車歷史運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，通過所述歷史運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算電動(dòng)汽車的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，從而建立電動(dòng)汽車出行鏈行為模型?；

81、抽樣模擬單元，用于基于所述電動(dòng)汽車出行鏈行為模型進(jìn)行抽樣模擬，輸出得到電動(dòng)汽車各時(shí)段內(nèi)的時(shí)空狀態(tài)數(shù)據(jù)；

82、運(yùn)行狀態(tài)計(jì)算單元，用于接收配電網(wǎng)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)；

83、優(yōu)化調(diào)度模型構(gòu)建單元，通過所述配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)確定配電網(wǎng)運(yùn)行和光伏設(shè)施的約束條件，通過所述電動(dòng)汽車各時(shí)段內(nèi)的時(shí)空狀態(tài)數(shù)據(jù)確定電動(dòng)汽車集群的約束條件，以所述配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)確定電動(dòng)汽車的調(diào)度場(chǎng)景及優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)函數(shù)，建立優(yōu)化調(diào)度模型；

84、求解單元，用于對(duì)所述優(yōu)化調(diào)度模型進(jìn)行求解，得到優(yōu)化調(diào)度方法。

85、本發(fā)明還包括一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)，實(shí)現(xiàn)如上述的方法。

86、本發(fā)明還包括一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述的方法。

87、本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明通過歷史運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算電動(dòng)汽車的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，從而建立電動(dòng)汽車出行鏈行為模型?，基于電動(dòng)汽車行為模型抽樣模擬，輸出得到電動(dòng)汽車各時(shí)段內(nèi)的時(shí)空狀態(tài)數(shù)據(jù)，基于配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)確定電動(dòng)汽車的調(diào)度場(chǎng)景以及優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)，并對(duì)電動(dòng)汽車優(yōu)化調(diào)度模型進(jìn)行求解，能夠?qū)﹄妱?dòng)汽車集群在不同場(chǎng)景下進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，充分發(fā)揮電動(dòng)汽車的互動(dòng)潛力，改善了系統(tǒng)的負(fù)荷分布，緩解了電動(dòng)汽車充電負(fù)荷對(duì)配電網(wǎng)造成的壓力，保證配電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行。