本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)用電管理，尤其是指一種基于v2b、v2g及電能共享的住宅能源優(yōu)化控制方法。

背景技術(shù)：

1、隨著新能源的發(fā)展，積極探索新能源汽車與樓宇建筑、家庭住宅等場景高效融合的雙向充放電應用模式是電力系統(tǒng)用電管理技術(shù)領(lǐng)域的新的研究方向。為了應對未來能源革命對消費側(cè)的要求，將會有三個發(fā)展方向：1)電動汽車加智能充電樁，電動汽車作為柔性電力負載，其可再生電力可以替代化石能源的燃油；2)在建筑內(nèi)分布設(shè)置蓄電池；3)對柔性用電末端負荷開展需求側(cè)響應。

2、現(xiàn)有技術(shù)中對雙向充放電應用模式的研究有：文獻“混合能源協(xié)同控制的智能家庭能源優(yōu)化控制策略”提出了一種以電能花費和用戶舒適度作為優(yōu)化目標的混合能源協(xié)同控制的智能家庭能源優(yōu)化控制模型；文獻“計及電動汽車不確定性的家庭微電網(wǎng)實時能量調(diào)度策略”提出了基于馬爾可夫鏈蒙特卡羅(markov?chain?monte?carlo，mcmc)的方法對電動汽車的隨機性進行建模，但未考慮實際中電動汽車的響應度；文獻“考慮用戶響應度的電動汽車有序充放電策略”基于消費者心理學建立了電動汽車響應度模型，但模型不能滿足所有電動汽車返家、離家時間，模型需要進一步改進；文獻“考慮電能共享的綜合能源樓宇群日前協(xié)同優(yōu)化調(diào)度”在綜合能源樓宇群日前協(xié)同優(yōu)化調(diào)度中考慮的是電動汽車-電網(wǎng)(vehicle?to?grid，v2g),未考慮應用電動汽車-樓宇(vehicle?to?building，v2b)可以提高清潔能源的就地消納率，進一步減少住戶的用電成本；文獻“智能建筑群電能日前優(yōu)化共享”建立的智能建筑群電能優(yōu)化模型僅考慮了電動汽車的電池損耗成本，但未考慮蓄電池的電池損耗；申請?zhí)枮椤?018107339594”的申請文件中研究電動汽車充、放電行為特性，構(gòu)建適用于電動汽車v2b和v2g共存應用場景模型，可為未來停放在建筑物停車場中電動汽車的充放電管理提供技術(shù)支持；v2b和v2g共存應用場景的裝置可以用于計算優(yōu)化建筑物的用電費用。

3、綜上，現(xiàn)有技術(shù)中電動汽車和樓宇間的互動模式多為單一的v2b或v2g模式，少有的互動模式中考慮了v2b和v2g兩種模式，但是互動時僅為電動汽車與獨棟的樓宇互動或者電動汽車與電網(wǎng)互動，未考慮將電動汽車與全小區(qū)所有樓宇和電網(wǎng)聯(lián)動起來進行電能交換，導致不能滿足用戶的充電需求，從而增加了車主的購電支出，且造成電網(wǎng)運行效率和可靠性低，增加了電網(wǎng)在配網(wǎng)建設(shè)上的投資，同時增多了樓宇間的用電費用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中未考慮將電動汽車與全小區(qū)所有樓宇和電網(wǎng)聯(lián)動起來進行電能交換，導致不能滿足用戶的充電需求，從而增加了車主的購電支出，且造成電網(wǎng)運行效率和可靠性低，增加了電網(wǎng)在配網(wǎng)建設(shè)上的投資，同時增多了樓宇間的用電費用的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于v2b、v2g及電能共享的住宅能源優(yōu)化控制方法，包括：

3、獲取每個時段每個樓宇中，到家時間處于電價峰時段且到家時的電荷狀態(tài)值大于最小荷電狀態(tài)閾值的電動汽車集群，得到每個時段每個樓宇中參與有序放電的電動汽車集群；

4、根據(jù)電動汽車放電時間模型，確定每個時段每個樓宇中參與有序放電的電動汽車集群的放電順序；

5、若第t個時段當前樓宇負荷量大于零，則第t個時段當前樓宇參與有序放電的電動汽車集群進入v2b有序放電模式；基于構(gòu)建的電動汽車v2b放電模型，得到第t個時段當前樓宇中參與v2b有序放電模式的電動汽車集群的實際放電量；

6、若第t個時段當前樓宇負荷量等于零，且住宅區(qū)內(nèi)存在其他樓宇負荷量大于零，則第t個時段當前樓宇參與有序放電的電動汽車集群進入電能共享有序放電模式，并將當前樓宇作為余電樓宇；將第t個時段住宅區(qū)內(nèi)負荷量等于零的所有樓宇作為余電樓宇集群，負荷量大于零的所有樓宇作為缺電樓宇集群；基于構(gòu)建的電動汽車-樓宇間電能共享模型，得到第t個時段余電樓宇集群中參與電能共享有序放電模式的所有電動汽車集群的實際放電量；調(diào)度控制中心，通過第t個時段每個余電樓宇的負荷量、可用放電量，得到第t個時段每個余電樓宇的實際放電量；

7、若第t個時段住宅區(qū)內(nèi)所有樓宇負荷量均為零，則第t個時段當前樓宇參與有序放電的電動汽車集群進入v2g有序放電模式；基于構(gòu)建的電動汽車v2g放電模型，得到第t個時段當前樓宇中參與v2g有序放電模式的電動汽車集群的實際放電量；

8、基于電動汽車電池損耗模型，得到每個樓宇電動汽車充放電產(chǎn)生的電池損耗費用；

9、根據(jù)預設(shè)時間內(nèi)各個時段每個樓宇參與各個放電模式的電動汽車集群的實際放電量、各個時段每個樓宇的負荷量，基于分時電價的售電電價、購電電價，得到預設(shè)時間內(nèi)各個時段每個樓宇購買電網(wǎng)電能費用和電動汽車放電電能費用的最小值后，結(jié)合每個樓宇電動汽車充放電產(chǎn)生的電池損耗費用，得到每個樓宇能耗費用的最小值。

10、優(yōu)選地，所述每個樓宇能耗費用的最小值的表達式為：

11、

12、其中，fi表示第i個樓宇能耗費用；td表示預設(shè)時間；t表示第t個時段；δt表示時間間隔；λsell、λbuy表示分時電價的售電、購電電價，電動汽車放電電價采用分時電價的售電電價λsell；pg，i(t)表示第t個時段第i個樓宇購買電網(wǎng)電能；pevd，i(t)表示第t個時段第i個樓宇購買電動汽車放電電能；cev，i表示第i個樓宇電動汽車充放電產(chǎn)生的電池損耗費用；

13、調(diào)度控制中心，通過預設(shè)時間內(nèi)各個時段每個樓宇參與各個放電模式的電動汽車集群的實際放電量、各個時段每個樓宇的負荷量，得到各個時段每個樓宇購買電動汽車放電電能。

14、優(yōu)選地，所述構(gòu)建的電動汽車v2b放電模型為：

15、pv2b(t)＝min{pevd，v2b(t)ηevdηac-dc，pl(t)}

16、其中，pv2b(t)表示第t個時段當前樓宇中參與v2b有序放電模式的電動汽車集群的實際放電量；pl(t)表示第t個時段當前樓宇負荷量；pevd，v2b(t)表示第t個時段當前樓宇中參與v2b有序放電模式的電動汽車集群的可用放電量；ηevd表示電動汽車放電效率；ηac-dc表示ac-dc變換器轉(zhuǎn)換效率。

17、優(yōu)選地，所述構(gòu)建的電動汽車-樓宇間電能共享模型為：

18、pev，tsp(t)＝min{ptbp(t)，pevd，tsp(t)ηdc-ac}

19、其中，pev，tsp(t)表示第t個時段余電樓宇集群中參與電能共享有序放電模式的所有電動汽車集群的實際放電量；ptbp(t)表示第t個時段缺電樓宇集群的負荷量；pevd，tsp(t)表示第t個時段余電樓宇集群中參與電能共享有序放電模式的所有電動汽車集群的可用放電量；ηdc-ac表示dc-ac變換器轉(zhuǎn)換效率。

20、優(yōu)選地，所述構(gòu)建的電動汽車v2g放電模型為：

21、pv2g(t)＝pevd，v2g(t)ηdc-dc

22、其中，pv2g(t)表示第t個時段當前樓宇中參與v2g有序放電模式的電動汽車集群的實際放電量；pevd，v2g(t)表示第t個時段當前樓宇中參與v2g有序放電模式的電動汽車集群的可用放電量；ηdc-dc表示dc-dc變換器轉(zhuǎn)換效率。

23、優(yōu)選地，所述根據(jù)電動汽車放電時間模型，確定每個時段每個樓宇中參與有序放電的電動汽車集群的放電順序包括：

24、根據(jù)電動汽車放電時間模型，得到每個樓宇中參與有序放電的電動汽車集群中各個電動汽車的開始放電時間后，確定每個樓宇中參與有序放電的電動汽車集群中各個電動汽車在其對應的放電模式下對樓宇進行有序放電的順序；

25、所述電動汽車放電時間模型為：

26、

27、其中，td表示電動汽車的充電時長；socevin表示電動汽車到家時的荷電狀態(tài)值；socevmin表示電動汽車最小荷電狀態(tài)閾值；tps、tpe分別表示電價峰時段的開始時間、截止時間；t1表示電動汽車的返家時間；tvs、tve分別表示電價谷時段的開始時間、截止時間；tout表示電動汽車次日離開家的時間；soceve表示電動汽車次日離開家時車主期望的電動汽車荷電狀態(tài)值；qev表示電動汽車的電池容量；pevd表示電動汽車的放電功率；pevc表示電動汽車的充電功率；ηevd表示電動汽車放電效率；ηevc表示電動汽車充電效率；k表示區(qū)間[0，1]內(nèi)的隨機數(shù)；tdis表示電動汽車的開始放電時間。

28、優(yōu)選地，每個時段每個樓宇中，到家時間處于電價峰時段且到家時的電荷狀態(tài)值大于最小荷電狀態(tài)閾值的電動汽車集群在電價峰時段進行有序放電后，在電價谷時段進行有序充電；每個時段每個樓宇中，到家時間處于電價峰時段且到家時的電荷狀態(tài)值小于等于最小荷電狀態(tài)閾值的電動汽車集群直接在電價谷時段進行有序充電；每個時段每個樓宇中，到家時間處于電價谷時段的電動汽車集群直接在電價谷時段進行有序充電；其中，將每個時段每個樓宇中在電價谷時段進行有序充電的電動汽車集群作為每個時段每個樓宇中參與有序充電的電動汽車集群。

29、優(yōu)選地，每個時段每個樓宇中參與有序充電的電動汽車集群的充電順序的確定過程包括：

30、根據(jù)電動汽車充電時間模型，得到每個樓宇中參與有序充電的電動汽車集群中各個電動汽車的開始充電時間后，確定每個樓宇中參與有序充電的電動汽車集群中各個電動汽車在電價谷時段開始時進行有序充電的順序；

31、所述電動汽車充電時間模型為：

32、

33、其中，tc表示電動汽車的充電時長；td表示電動汽車的放電時長；pevd表示電動汽車的放電功率；pevc表示電動汽車的充電功率；ηevc表示電動汽車充電效率；socevin表示電動汽車到家時的荷電狀態(tài)值；soceve表示電動汽車次日離開家時車主期望的電動汽車荷電狀態(tài)值；qev表示電動汽車的電池容量；tstay表示電動汽車在電價谷時段內(nèi)停留時間；tout表示電動汽車次日離開家的時間；tvs、tve分別表示電價谷時段的開始時間、截止時間；tstart表示電動汽車的開始充電時間；k表示區(qū)間[0，1]內(nèi)的隨機數(shù)。

34、優(yōu)選地，所述基于電動汽車電池損耗模型，得到每個樓宇電動汽車充放電產(chǎn)生的電池損耗費用包括：

35、所述電動汽車電池損耗模型包括電動汽車荷電狀態(tài)損耗模型和電動汽車放電深度損耗模型；

36、所述電動汽車荷電狀態(tài)損耗模型的表達式為：

37、

38、其中，csoc(t)表示第t個時段電動汽車荷電狀態(tài)的損耗費用；c0表示購買電動汽車電池的費用；soc(t)表示第t個時段電動汽車的荷電狀態(tài)值；α表示第一線性處理數(shù)據(jù)；β表示第二線性處理數(shù)據(jù)；cfmax表示電池最大容量衰減定值；tω表示電動汽車電池的使用壽命；td表示預設(shè)時間；d表示時間段間隔；

39、所述電動汽車放電深度損耗模型的表達式為：

40、

41、其中，cdod表示電動汽車放電深度的損耗費用；n表示一天內(nèi)的放電周期數(shù)；δld0d(m)表示第m個放電周期的放電深度；f(δldod(m))表示δldod(m)對應的電池循環(huán)壽命；ω1、ω2、ω3、ω4、ω5分別表示第一系數(shù)、第二系數(shù)、第三系數(shù)、第四系數(shù)、第五系數(shù)；

42、第i個樓宇電動汽車充放電產(chǎn)生的電池損耗費用cev，i的表達式為：

43、

44、其中，表示第t個時段第i個樓宇中電動汽車荷電狀態(tài)的損耗費用；表示第t個時段第i個樓宇中電動汽車放電深度的損耗費用；t表示時段總數(shù)，t＝td/d。

45、優(yōu)選地，在電動汽車充放電過程中始終滿足電動汽車約束條件，所述電動汽車約束條件的表達式為：

46、socevmin≤socev(t)≤socevmax

47、其中，socevmin表示電動汽車最小荷電狀態(tài)閾值；socev(t)表示第t個時段電動汽車的荷電狀態(tài)值；socevmax表示電動汽車最大荷電狀態(tài)閾值。

48、本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：

49、本發(fā)明所述的一種基于v2b、v2g及電能共享的住宅能源優(yōu)化控制方法，在住宅區(qū)內(nèi)，以每個樓宇能耗費用最小作為目標進行優(yōu)化；設(shè)計了v2b、v2g、電動汽車-樓宇間電能共享的三種放電模式，通過電動汽車返家時間以及電動汽車返家時的荷電狀態(tài)，判斷電動汽車是否進入放電模式以及其參與哪種放電模式；根據(jù)電動汽車放電時間模型，計算得出每個電動汽車的放電時長以及開始放電的時長，以便于各個電動汽車能夠在電價峰時段進行有序放電；同時，根據(jù)電動汽車充電時間模型，計算得出每個電動汽車的充電時長以及開始充電的時長，以便于各個電動汽車能夠在電價谷時段進行有序充電；該方法考慮了將電動汽車與全小區(qū)所有樓宇和電網(wǎng)聯(lián)動起來進行電能交換，并通過電動汽車放電為樓宇提供電能，減少了樓宇間的用電費用，緩解了電網(wǎng)壓力；另外，對電動汽車充放電進行有序引導，利用電動汽車(v2b、v2g)-住宅區(qū)-電網(wǎng)互動模式輔助調(diào)峰，降低負荷峰谷差，提高電網(wǎng)運行效率和可靠性，同時減少電網(wǎng)在配網(wǎng)建設(shè)上的投資；同時，滿足了用戶的充電需求，車主可以獲得電動汽車放電收益，減少其購電支出。