本發(fā)明涉及充電場站，具體的，涉及基于源網荷儲一體化的充電場站。

背景技術：

1、新能源發(fā)電具有隨機性和間歇性的特點，隨著新能源裝機規(guī)模不斷增長，給電網調度計劃安排、安全經濟調度運行帶來了嚴峻挑戰(zhàn)，電力系統(tǒng)供需雙側隨機問題日益凸顯，傳統(tǒng)配電網運行控制沒有考慮分布式光伏電源對電網的主動支撐能力，分布式光伏電源目前不具備故障狀態(tài)下的電壓穿越控制、電網適應性等控制性能。因此傳統(tǒng)“源隨荷動”的調度控制方式已遠不能滿足電力系統(tǒng)發(fā)展需要，逐步向源網荷儲協(xié)同互動調度方式轉變；

2、經檢索，中國專利公開號為cn116187702a公開了“一種源網荷儲協(xié)同互動優(yōu)化調度系統(tǒng)，其特征在于：包括邊緣計算模塊、狀態(tài)評估模塊以及協(xié)同調度模塊；所述邊緣計算模塊用于對電網內新能源電站和電動汽車充電站進行數(shù)據計算，并將計算結果傳給狀態(tài)評估模塊；所述狀態(tài)評估模塊對該電網的狀態(tài)進行評估并將評估的結果發(fā)送至協(xié)同調度模塊；所述協(xié)同調度模塊根據評估結果對該電網中的源網荷儲各單元進行協(xié)同調度；所述源網荷儲各單元包括電網中的新能源電站、電動汽車充電站、火力發(fā)電站以及儲能單元”；

3、該類專利通過對電網整體狀態(tài)的評估，針對不同的電網狀態(tài)實行不同的源網荷儲協(xié)同互動優(yōu)化調度，但是，在源網荷儲的調度過程中，充電站的收益也尤為重要，雖然在調度時可以保持充電站的安全運行，但是，如果不考慮售電成本，不僅會造成電能的浪費，而且造成充電站的虧損，所以該類專利無法保證充電站在負載平衡的同時的實現(xiàn)收益最大化，鑒于此，本發(fā)明提出基于源網荷儲一體化的充電場站。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出基于源網荷儲一體化的充電場站，解決了無法實現(xiàn)充電站收益最大化的問題。

2、本發(fā)明的技術方案如下：基于源網荷儲一體化的充電場站，包括源網荷儲系統(tǒng)，所述源網荷儲系統(tǒng)包括電網單元、儲能單元、光伏單元、充電樁、邊緣計算單元、協(xié)同調度單元、執(zhí)行模塊和反饋模塊；所述電網單元用于提供穩(wěn)定的電力供應；所述儲能單元與電網單元通過電路接通，用于在用電低峰接入電網單元儲存電能；所述光伏單元與儲能單元通過電路接通，用于將太陽能轉化為電能以提供綠色電力且向儲能單元輸入電能進行儲能；所述充電樁的電能輸入端與電網單元、儲能單元均通過電路接通，用于將電能轉化為適合電動車使用的電流；所述邊緣計算單元包括邊沿服務器，與邊沿服務器信號連接的數(shù)據采集模塊、分類計量模塊、負載平衡計算模塊、充放電策略制定模塊、虛擬電廠邀約判斷模塊和收益優(yōu)化計算模塊，所述邊沿服務器通過互聯(lián)網通信平臺與虛擬電廠通信連接；所述數(shù)據采集模塊的信號輸入端與電網單元、儲能單元、光伏單元和充電樁信號連接，用于采集電網單元、儲能單元、光伏單元和充電樁基礎設施的運行數(shù)據，所述分類計量模塊用于通過相應的數(shù)學模型分別計算出儲能單元、光伏單元和充電樁基礎設施的輸出功率并計算出總功率，所述負載平衡計算模塊用于通過相應的數(shù)學模型計算出電網單元的負荷限制，所述充放電策略制定模塊用于通過相應的數(shù)學模型制定出儲能單元的有序充電充放電策略，所述虛擬電廠邀約判斷模塊用于通過相應的數(shù)學模型計算出當前充電場站是否能參與虛擬電廠的邀約機制，所述收益優(yōu)化計算模塊用于通過相應的數(shù)學模型計算出當前充電站電網單元、儲能單元、充電樁、光伏單元能源分配后的最大化收益；所述協(xié)同調度單元與邊緣計算單元通過互聯(lián)網通信平臺通信連接，用于通過電網單元、儲能單元、光伏單元和充電樁基礎設施的運行數(shù)據進行優(yōu)化調度并發(fā)出相應的優(yōu)化指令；所述執(zhí)行模塊與協(xié)同調度單元信號連接，用于執(zhí)行優(yōu)化指令來調整電網單元、儲能單元、光伏單元和充電樁基礎設施的運行狀態(tài)；所述反饋模塊的信號輸入端與執(zhí)行模塊信號連接，所述反饋模塊的信號輸出端與協(xié)同調度單元信號連接，用于將電網單元、儲能單元、光伏單元和充電樁基礎設施的調整情況反饋到協(xié)同調度單元進行進一步的優(yōu)化調度。

3、優(yōu)選的，所述分類計量模塊的數(shù)學模型為：設充電站內有n個充電樁、m個儲能單元、k個光伏單元,對于任意時刻t，各設備的功率計量可以表示為以下數(shù)學公式：

4、

5、式中，pch,i(t)為充電樁功率，其中i＝1,2,...,n；pes,j(t)為儲能單元功率，其中j＝1,2,...,m；ppv,k(t)為光伏單元輸出功率，其中中k＝1,2,...,k。

6、優(yōu)選的，所述負載平衡計算模塊的數(shù)學模型為：設電網單元對充電站的負荷限制為plimit(t)，則負載平衡計算的數(shù)學公式為：

7、

8、式中，通過調整充電樁功率pch,i(t)和儲能單元功率pes,j(t)使得上式成立以平衡電網單元的負荷。

9、優(yōu)選的，所述充放電策略制定模塊的數(shù)學模型為：設充電樁的充電需求為di(t)，儲能單元的儲能量為sj(t)，則有序充電的充放電策略的制定數(shù)學公式為：

10、

11、pmin,i≤pch,i(t)≤pmax,i；

12、

13、式中，f和g分別為充電樁和儲能單元的成本函數(shù)，pmin,i和pmax,i分別為充電樁的最小和最大功率限制，smin,j和smax,j分別為儲能系統(tǒng)的最小和最大容量限制。

14、優(yōu)選的，所述虛擬電廠邀約判斷模塊的數(shù)學模型為：設ci為第i個分布式充電站的分類計量負荷，ri為該充電站能響應的邀約容量上限，vt為虛擬電廠在t時段發(fā)布的邀約目標容量，bi表示確定參與邀約充電站的布爾變量，其中bi的判斷邏輯為：

15、

16、其中，n為參與評估的分布式充電場站的總數(shù)，該模型首先檢查每個充電站的負荷是否在其響應能力范圍內(ci≤ri)，然后計算所有可能參與邀約的充電站的總負荷是否不超過虛擬電廠的邀約目標容量滿足條件的充電站被賦予bi＝1，表示其參與邀約；否則，bi＝0。

17、優(yōu)選的，所述收益優(yōu)化計算模塊的數(shù)學模型為：設置充電站的利潤為j，其中充電站的最大利潤的計算公式為；

18、

19、式中，t是調度周期的總時間步長(單位小時)，psell,t和pbuy,t分別是第t時間步長內售電和購電的功率(單位為kw)，πsell,t和πbuy,t分別是第t時間步長內售電和購電的電價(單位為元/kwh)，cop,t是第t時間步長內的運營成本(單位為元)。

20、優(yōu)選的，所述psell,t的約束數(shù)學模型為：

21、pgrid,t+ppv,t+pstorage,t＝pload,t+pcharging,t+psell,t；

22、式中，pgrid,t是第t時間步長內從電網購電的功率，ppv,t是第t時間步長內光伏發(fā)電的功率，pstorage,t是第t時間步長內儲能系統(tǒng)充放電的功率，pload,t是第t時間步長內充電站自身的負載功率，pcharging,t是第t時間步長內充電樁的充電功率。

23、優(yōu)選的，所述協(xié)同調度單元包括負荷監(jiān)測模塊、分布式調度模塊、負荷收益管理模塊和優(yōu)化指令生成模塊；所述負荷監(jiān)測模塊用于監(jiān)測電網單元、儲能單元、光伏單元和充電樁的運行狀態(tài)；所述分布式調度模塊與負荷監(jiān)測模塊信號連接，用于根據負荷監(jiān)測結果分析析電網單元、儲能單元、光伏單元和充電樁實際狀態(tài)與需求，進行調度與優(yōu)化；所述負荷收益管理模塊與分布式調度模塊信號連接，用于通過收益優(yōu)化計算模塊計算出充電站的經濟收益為為分布式調度模塊提供經濟優(yōu)化支持；所述優(yōu)化指令生成模塊與分布式調度模塊信號連接，用于根據分布式調度模塊的優(yōu)化結果向執(zhí)行模塊發(fā)出優(yōu)化指令。

24、本發(fā)明的工作原理及有益效果為：

25、1、光伏單元、電網單元、充電樁與儲能單元之間形成了緊密的能源互補關系，光伏單元為充電站提供綠色電力，電網單元保障電力穩(wěn)定供應，儲能單元平衡電網負荷，而充電樁則作為電動車充電的樞紐，將電能轉化為實際使用價值，四者協(xié)同工作，不僅提高了能源利用效率，降低了運營成本，還提升了用戶體驗，推動了充電站的環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展，這種一體化模式促進了能源的高效利用和低碳排放，是未來能源發(fā)展的重要方向；

26、2、通過邊緣計算單元對電網單元、儲能單元、儲能單元、光伏單元和充電樁進行精細的功率計量和有序充電策略，再配合協(xié)同調度單元實現(xiàn)了對分布式充電站的有效管理和優(yōu)化調度，不僅降低電能的浪費，最終實現(xiàn)了充電站收益的最大化。