申请/专利权人：中国科学院广州能源研究所

申请日：2024-03-19

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN117910661B

主分类号：G06Q10/04

分类号：G06Q10/04;G06Q10/063;G06Q50/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2024.05.07#实质审查的生效;2024.04.19#公开

摘要：本发明公开了一种虚拟电厂模式下电动汽车换电站运营优化调度方法，此方法通过构建基于相互连接的二元变量系统，来确立电池在换电站内外的具体状态，从而形成换电操作的约束条件。通过设定电池荷电状态的约束，反映出电池在不同状态下的荷电状态变化，以及通过换电服务约束，确保换电站能够提供满足车辆实际需求的服务。在此基础上，结合电池换电站的换电操作约束、荷电状态约束及换电服务约束，构建调度计划内的电池换电站运营模型。本方法结合运营商对换电需求的预测，能够全面考虑车辆电池在站场内外的状态并提升服务效率，确保电池系统及电力辅助服务在站场内的安全高效运行。

主权项：1.一种虚拟电厂模式下电动汽车换电站运营优化调度方法，其特征在于，包括：基于相互关联的二元变量系统来建立电池换电站换电操作约束，以确定电池在换电站内外的行为；建立电池换电站电池荷电状态约束，以反映电池在不同状态下的荷电状态变化；建立电池换电站换电服务约束，以确保电池换电站换具备满足电动汽车实际需求的服务能力；基于所建立的电池换电站换电操作约束、电池荷电状态约束以及换电服务约束来得到电池换电站运营模型；对所述电池换电站运营模型通过数值模拟方式来优化电池的充放电策略和换电服务，得到电池换电站运营模型优化结果；根据电池换电站运营模型优化结果来调整电池换电站电池的充电和放电计划，以及换电服务的安排；所述对所述电池换电站运营模型通过数值模拟方式来优化电池的充放电策略和换电服务，得到电池换电站运营模型优化结果，包括： 公式1表示了电池换电站运营模型的目标函数，即最大化电池换电站的运营利润；目标函数由三个主要部分组成，分别代表电池换电站参与虚拟电厂模式所获得的补贴费用、购买电力所需的成本以及换电服务的营收；其中，为电池换电站在参与VPP时获得的补贴；电池换电站在VPP响应中的系数表示为用于衡量其响应能力；每个电池j在第t个时间段的充电功率和放电功率分别用与表示；Δt表示每个时间段的持续时间；表示电池换电站从电网购电的价格；单次换电服务的价格用Prj表示；bsuj,t是用于表示电池交换状态的二进制变量，当值为1时表示电池正在被换入电动汽车内，否则为0；bwt表示当某个时间段的换电需求超过换电站服务能力时，转移至下一个时间段的需求量；所述基于相互连接的二元变量系统来建立电池换电站换电操作约束，包括：bsxj,t+bsyj,t＝12bsvj,t＝bsxj,tbsyj,t-13bsuj,t＝bsxj,tbsyj,t+14bsuj,t+bsvj,t≤15 bscj,t＝bsxj,t1-bsuj,t1-bsvj,t7 公式2中，变量bsxj,t、变量bsyj,t为二元变量，当电池位于换电站内时，变量bxj,t的值为1，其他情况为0，相反，当电池在换电站外时，变量bsyj,t的值为1，其他情况为0；t为调度时段；公式3和公式4引入新的两个二元状态变量bsvj,t和bsuj,t，当bsvj,t的值为1时，表示电池在该时间段内从站外进入站内，其他状态为0；而当bsuj,t的值为1时，表示电池在该时间段内从站内被换出至站外，其他状态为0；公式5约束电池在每个时段内的状态变化，确保电池在任何时刻只能处于换入或换出的一种状态；公式6则确保在整个调度时段内，T为总的时间；公式7定义电池在换电站内但排除了电池交换状态的可充放电二元状态变量bscj,t，在该状态时值为1，其他情况为0；电池的可充放电二元状态变量和电池在充电时值为1，其他情况为0；电池在放电时值为1，其他情况为0；公式8明确电池在站内的每个调度时段不能同时进行充电与放电操作；所述电池换电站电池荷电状态约束包括： 其中，Batj为电池容量，ηEVC和ηEVD为电池充电与放电的效率，和为电池充电与放电的功率，socj,t为电池在某时段的荷电状态；Δt为一个调度时段的时间长度；当电池位于换电站外时，通过公式9a和公式12将其荷电状态设为0，以消除外部电池状态对站内管理的影响；每当电池进入换电站，其预期的荷电状态是通过公式9b来确定的；公式10明确电池在换电站内进行充放电过程中荷电状态的变化限额；公式9c中，电池在换电站内某一特定时段的荷电状态是如何由前一时段的荷电状态和该时段的充放电情况共同决定的；公式9d确保在进行电池更换的时间段内不进行任何充放电操作；结合公式11，确保每一个被换出的电池的荷电状态都能满足换电站预设的服务要求公式9e在形式上为电池换出的下一个时间段设定了荷电状态为0的约束；所述电池换电站换电服务约束包括电池和电池换电站的充放电能力边界约束： 公式13和14为电池换电站中单个电池的充放电功率设定上限Pbmax,以保护电池的寿命并确保其安全运行；公式15确保电池换电站内所有电池的总充电功率在任何给定时间段内不超过最大允许功率PBSmax；公式16涉及电池换电站在虚拟电厂模式下的响应量确保电池换电站向电网提供的需求响应电量保持在合理范围内，以保证换电站以优先级参与下次虚拟电厂模式响应；所述电池换电站换电服务约束还包括： BDt-bst+bwt-1＝bwt18 公式17确保每个时间段内的电池换入与换出数量是均衡的；公式18确保每个时段电池换电站实际可以提供的换电服务数量bst不会超过其最大服务能力BC；在运营过程中，电池换电站运营商基于过往运营数据预测每个时间段有换电需求的车辆数量BDt，如果预测的换电需求量超过电池换电站的最大服务能力，未能满足的换电需求量bwt将被转移到下一个时间段，以确保所有换电需求最终都能得到满足；公式19确保电动汽车在更换电池时能够获得性能等效的电池；所述电池换电站换电服务约束还包括：scoj,0＝SOCj20 bscj,0＝BSCj22bsxj,0＝BSXj23 公式20至24关注于调度过程开始和结束时的电池充电和位置状态的调整；公式21指出，在调度过程开始时，电池换电站中已经存在的电池在此期间不会被替换。

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百度查询： 中国科学院广州能源研究所 一种虚拟电厂模式下电动汽车换电站运营优化调度方法

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