基于蒙特卡洛的電力系統(tǒng)調(diào)頻可控電動(dòng)汽車數(shù)量動(dòng)態(tài)變化模擬方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于蒙特卡洛的電力系統(tǒng)調(diào)頻可控電動(dòng)汽車數(shù)量動(dòng)態(tài)變化模擬方法，屬于電動(dòng)汽車及其接入電網(wǎng)【技術(shù)領(lǐng)域】。本方法包括以下步驟：步驟一：初始化電動(dòng)汽車相關(guān)參數(shù)；步驟二：判斷電動(dòng)汽車類別，根據(jù)不同的類別分別確定出所有電動(dòng)汽車的入/出可控狀態(tài)時(shí)刻表；步驟三：統(tǒng)計(jì)分析時(shí)刻表，得到區(qū)域內(nèi)每一時(shí)刻的入可控狀態(tài)電動(dòng)汽車數(shù)量N'in(ti)和出可控狀態(tài)電動(dòng)汽車數(shù)量N'out(ti)；步驟四：計(jì)算入/出可控狀態(tài)的累計(jì)車輛數(shù)；步驟五：計(jì)算可控電動(dòng)汽車的數(shù)量。本方法能夠很好的計(jì)算出區(qū)域內(nèi)可控電動(dòng)汽車的數(shù)量，計(jì)算得出各類可控電動(dòng)汽車參與系統(tǒng)調(diào)頻的數(shù)量動(dòng)態(tài)變化，同時(shí)，填補(bǔ)了該【技術(shù)領(lǐng)域】的空白，為深入研究電動(dòng)汽車參與系統(tǒng)調(diào)頻，奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。
【專利說明】基于蒙特卡洛的電力系統(tǒng)調(diào)頻可控電動(dòng)汽車數(shù)量動(dòng)態(tài)變化 模擬方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電動(dòng)汽車及其接入電網(wǎng)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種基于蒙特卡洛的電力系統(tǒng) 調(diào)頻可控電動(dòng)汽車數(shù)量動(dòng)態(tài)變化模擬方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 電動(dòng)汽車與電網(wǎng)互動(dòng)（Vehicle-to-Grid，V2G)技術(shù)，是指電動(dòng)汽車在受控狀態(tài) 下，實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)信息和能量的雙向交換的一種新型技術(shù)。該技術(shù)強(qiáng)調(diào)的是電動(dòng)汽車電池除 了從電網(wǎng)吸收能量外，必要的時(shí)候可以將電池能量反饋給電網(wǎng)。V2G系統(tǒng)是集電力電子、通 信、調(diào)度、計(jì)量和負(fù)荷需求側(cè)管理等眾多技術(shù)于一體的高端綜合應(yīng)用系統(tǒng)，它體現(xiàn)的是電動(dòng) 汽車電池的儲(chǔ)能作用。利用V2G技術(shù)，可以使電動(dòng)汽車向電網(wǎng)提供多種輔助服務(wù)，如：削峰 填谷、頻率調(diào)整、旋轉(zhuǎn)備用等。
[0003] 只有當(dāng)電動(dòng)汽車處于可控狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)汽車才能向電網(wǎng)提供頻率調(diào)整輔助服務(wù)， 即電動(dòng)汽車參與電力系統(tǒng)調(diào)頻。因此，研究某個(gè)時(shí)段電動(dòng)汽車參與調(diào)頻時(shí)，必須首先得到該 時(shí)段范圍內(nèi)可控電動(dòng)汽車數(shù)量的變化情況，才能進(jìn)一步研究電動(dòng)汽車如何參與系統(tǒng)調(diào)頻， 及其對(duì)整個(gè)區(qū)域電力系統(tǒng)頻率的影響。
[0004] 目前，對(duì)某個(gè)時(shí)段內(nèi)參與系統(tǒng)調(diào)頻的可控電動(dòng)汽車數(shù)量變化研究較為少見。國外 一些國家已有一定規(guī)模實(shí)際運(yùn)營的電動(dòng)汽車，可得到部分電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)數(shù)量的實(shí)際數(shù) 據(jù)，進(jìn)而估算參與系統(tǒng)調(diào)頻的可控電動(dòng)汽車數(shù)量變化。而國內(nèi)，電動(dòng)汽車尚處于初期市場(chǎng)推 廣階段，電動(dòng)汽車的數(shù)量很有限，缺少實(shí)際數(shù)據(jù)作為研究支持，且國內(nèi)針對(duì)電動(dòng)汽車參與系 統(tǒng)調(diào)頻的研究并不多見，缺乏參與系統(tǒng)調(diào)頻的可控電動(dòng)汽車數(shù)量變化的算法研究。
[0005] 因此，目前急需一種能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)調(diào)頻可控電動(dòng)汽車數(shù)量動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行合理估 計(jì)的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于蒙特卡洛的電力系統(tǒng)調(diào)頻可控電動(dòng)汽 車數(shù)量動(dòng)態(tài)變化模擬方法，該方法通過采用蒙特卡洛方法來隨機(jī)模擬電動(dòng)汽車的運(yùn)行情 況，進(jìn)而統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)可控電動(dòng)汽車的數(shù)量。
[0007] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0008] -種基于蒙特卡洛的電力系統(tǒng)調(diào)頻可控電動(dòng)汽車數(shù)量動(dòng)態(tài)變化模擬方法，包括以 下步驟：
[0009] 步驟一：初始化電動(dòng)汽車相關(guān)參數(shù)；
[0010] 步驟二：判斷電動(dòng)汽車類別，根據(jù)不同的類別分別確定出所有電動(dòng)汽車的入/出 可控狀態(tài)時(shí)刻表；
[0011] 步驟三：統(tǒng)計(jì)分析時(shí)刻表，得到區(qū)域內(nèi)每一時(shí)刻的入可控狀態(tài)電動(dòng)汽車數(shù)量 ν' in(ti)和出可控狀態(tài)電動(dòng)汽車數(shù)量ν'^ai);
[0012] 步驟四：計(jì)算入/出可控狀態(tài)的累計(jì)車輛數(shù)；
[0013] 步驟五：計(jì)算可控電動(dòng)汽車的數(shù)量。
[0014] 進(jìn)一步，在步驟二中，電動(dòng)汽車類別可以分為電動(dòng)公交車、電動(dòng)公務(wù)車、電動(dòng)私家 車；其中：
[0015] 電動(dòng)公交車和電動(dòng)公務(wù)車通過如下步驟得到入/出可控狀態(tài)時(shí)刻表：
[0016] 1)確定電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)的時(shí)刻；
[0017] 2)抽取起始荷電狀態(tài)值；
[0018] 3)計(jì)算充電時(shí)長(zhǎng)；
[0019] 4)計(jì)算入可控狀態(tài)時(shí)刻；
[0020] 5)確定出可控狀態(tài)時(shí)刻；
[0021] 6)得到電動(dòng)公交車和電動(dòng)公務(wù)車的入/出可控狀態(tài)時(shí)刻表；
[0022] 電動(dòng)私家車通過如下步驟得到入/出可控狀態(tài)時(shí)刻表：
[0023] 1)確定接入電網(wǎng)時(shí)刻所屬時(shí)段；
[0024] 2)抽取接入電網(wǎng)時(shí)刻；
[0025] 3)抽取起始荷電狀態(tài)值；
[0026] 4)計(jì)算充電時(shí)長(zhǎng)；
[0027] 5)計(jì)算入可控狀態(tài)時(shí)刻；
[0028] 6)確定出可控狀態(tài)時(shí)刻所屬時(shí)段；
[0029] 7)抽取出可控狀態(tài)時(shí)刻；
[0030] 8)得到電動(dòng)私家車的入/出可控狀態(tài)時(shí)刻表。
[0031] 進(jìn)一步，在步驟二中，采用蒙特卡洛方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到區(qū)域內(nèi)所有電 動(dòng)汽車的入/出可控狀態(tài)時(shí)刻表。
[0032] 本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供了一種基于蒙特卡洛的電力系統(tǒng)調(diào)頻可控電 動(dòng)汽車數(shù)量動(dòng)態(tài)變化模擬方法，能夠很好的計(jì)算出區(qū)域內(nèi)可控電動(dòng)汽車的數(shù)量，計(jì)算得出 各類可控電動(dòng)汽車參與系統(tǒng)調(diào)頻的數(shù)量動(dòng)態(tài)變化，同時(shí)，填補(bǔ)了該【技術(shù)領(lǐng)域】的空白，為深入 研究電動(dòng)汽車參與系統(tǒng)調(diào)頻，奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行 說明：
[0034] 圖1為本發(fā)明所述方法的流程示意圖；
[0035] 圖2為電動(dòng)汽車的狀態(tài)轉(zhuǎn)換示意圖；
[0036] 圖3為可控電動(dòng)汽車的數(shù)量變化情況。

【具體實(shí)施方式】
[0037] 下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0038] 圖1為本發(fā)明所述方法的流程示意圖，如圖所示，本方法包括以下步驟：步驟一： 初始化電動(dòng)汽車相關(guān)參數(shù)；步驟二：判斷電動(dòng)汽車類別，根據(jù)不同的類別分別確定出所有 電動(dòng)汽車的入/出可控狀態(tài)時(shí)刻表；步驟三：統(tǒng)計(jì)分析時(shí)刻表，得到區(qū)域內(nèi)每一時(shí)刻的入可 控狀態(tài)電動(dòng)汽車數(shù)量n' in(ti)和出可控狀態(tài)電動(dòng)汽車數(shù)量ν'^ai);步驟四：計(jì)算入/出 可控狀態(tài)的累計(jì)車輛數(shù)；步驟五：計(jì)算可控電動(dòng)汽車的數(shù)量。
[0039] 其中，在步驟二中，采用蒙特卡洛方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到區(qū)域內(nèi)所有電動(dòng) 汽車的入/出可控狀態(tài)時(shí)刻表。電動(dòng)汽車類別可以分為電動(dòng)公交車、電動(dòng)公務(wù)車、電動(dòng)私家 車；電動(dòng)公交車和電動(dòng)公務(wù)車通過如下步驟得到入/出可控狀態(tài)時(shí)刻表：1)確定電動(dòng)汽車 接入電網(wǎng)的時(shí)刻；2)抽取起始荷電狀態(tài)值；3)計(jì)算充電時(shí)長(zhǎng)；4)計(jì)算入可控狀態(tài)時(shí)刻；5) 確定出可控狀態(tài)時(shí)刻；6)得到電動(dòng)公交車和電動(dòng)公務(wù)車的入/出可控狀態(tài)時(shí)刻表；電動(dòng)私 家車通過如下步驟得到入/出可控狀態(tài)時(shí)刻表：1)確定接入電網(wǎng)時(shí)刻所屬時(shí)段；2)抽取接 入電網(wǎng)時(shí)刻；3)抽取起始荷電狀態(tài)值；4)計(jì)算充電時(shí)長(zhǎng)；5)計(jì)算入可控狀態(tài)時(shí)刻；6)確定 出可控狀態(tài)時(shí)刻所屬時(shí)段；7)抽取出可控狀態(tài)時(shí)刻；8)得到電動(dòng)私家車的入/出可控狀態(tài) 時(shí)刻表。
[0040] 為了對(duì)本方法進(jìn)行充分闡述，現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車的狀態(tài)情況進(jìn)行如下說明：
[0041] 如圖2所示，通常，相比各種停車地點(diǎn)上停放的汽車數(shù)量，在路上行駛的汽車數(shù)量 是極少的。同樣，在電動(dòng)汽車大量普及的未來，這樣的情況是相似的。電動(dòng)汽車將來能夠在 諸如工作單位停車場(chǎng)、居民小區(qū)停車場(chǎng)、商業(yè)娛樂區(qū)停車場(chǎng)等各種停車地點(diǎn)，快捷方便地通 過電源插頭接入電網(wǎng)。
[0042] 電動(dòng)汽車狀態(tài)包括行駛狀態(tài)、充電狀態(tài)、可控狀態(tài)和空閑狀態(tài)。電動(dòng)汽車不斷在這 4個(gè)狀態(tài)間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
[0043] 行駛狀態(tài)：
[0044] 車主出于駕駛的需求而拔出電動(dòng)汽車電源插頭，使得電動(dòng)汽車脫離電網(wǎng)。電動(dòng)汽 車由空閑狀態(tài)或可控狀態(tài)（由此狀態(tài)轉(zhuǎn)出，屬于出可控狀態(tài)）轉(zhuǎn)為行駛狀態(tài)。
[0045] 充電狀態(tài)：
[0046] 車主到達(dá)目的地后，插入電動(dòng)汽車電源插頭為電池充電，電動(dòng)汽車隨即接入電網(wǎng)。 對(duì)于接入電網(wǎng)時(shí)間較短的電動(dòng)汽車，其狀態(tài)立即由行駛狀態(tài)轉(zhuǎn)為充電狀態(tài)；對(duì)于接入電網(wǎng) 時(shí)間較長(zhǎng)的電動(dòng)汽車，只有接入電網(wǎng)時(shí)的初始荷電值SOC tl小于入可控狀態(tài)時(shí)的入可控荷電 值S0Cm，其狀態(tài)才由行駛狀態(tài)轉(zhuǎn)為充電狀態(tài)。此外，處于可控狀態(tài)的電動(dòng)汽車由于參與系統(tǒng) 調(diào)頻，可能導(dǎo)致其SOC過低，則電動(dòng)汽車可以由可控狀態(tài)轉(zhuǎn)為充電狀態(tài)（此情況也屬于出可 控狀態(tài)），以保證電動(dòng)汽車在進(jìn)入行駛狀態(tài)前，擁有足夠的S0C，如圖2中虛線所示。需要指 出的是，處于充電狀態(tài)的電動(dòng)汽車不能響應(yīng)系統(tǒng)調(diào)頻控制信號(hào)。
[0047] 可控狀態(tài)：
[0048] 若電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)的時(shí)間較短，那么其參與系統(tǒng)調(diào)頻的效果不明顯。因此，對(duì)于 接入電網(wǎng)時(shí)間較長(zhǎng)的電動(dòng)汽車，如果SOC tl < SOCm,待其充電使電池 SOC上升到SOCm時(shí)，電動(dòng) 汽車由充電狀態(tài)轉(zhuǎn)為可控狀態(tài)；如果SOCci > SOCm，電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)后，可跳過充電狀態(tài)， 由行駛狀態(tài)直接轉(zhuǎn)為可控狀態(tài)。以上兩種情況均屬于入可控狀態(tài)。只有處于可控狀態(tài)的電 動(dòng)汽車，才能響應(yīng)系統(tǒng)調(diào)頻控制信號(hào)，從而向電網(wǎng)提供調(diào)頻服務(wù)。
[0049] 隨著系統(tǒng)頻率的波動(dòng)，在電動(dòng)汽車參與調(diào)頻過程中，其電池將適時(shí)地充放電，以響 應(yīng)系統(tǒng)調(diào)頻控制信號(hào)，從而引起電池 SOC產(chǎn)生波動(dòng)。為防止電池過度充電，可限定SOC上 限為SOCmax。同樣，為避免電池過度放電，可限定SOC下限為SOC min。在限定SOC下限SOCmin 時(shí)，若考慮電動(dòng)汽車車主用車時(shí)間的隨機(jī)性以及對(duì)車輛續(xù)航的要求，則SOCmin值較大；若不 考慮上述因素，僅為了避免電池過度放電，則SOCmin值較小。電動(dòng)汽車電池 SOC的波動(dòng)范圍 在（S0Cmin，SOCmax)之間。
[0050] 上述SOCm可由式（1)計(jì)算得到。

【權(quán)利要求】
1. 一種基于蒙特卡洛的電力系統(tǒng)調(diào)頻可控電動(dòng)汽車數(shù)量動(dòng)態(tài)變化模擬方法，其特征在 于；包括W下步驟： 步驟一：初始化電動(dòng)汽車相關(guān)參數(shù)； 步驟二：判斷電動(dòng)汽車類別，根據(jù)不同的類別分別確定出所有電動(dòng)汽車的入/出可控 狀態(tài)時(shí)刻表； 步驟H;統(tǒng)計(jì)分析時(shí)刻表，得到區(qū)域內(nèi)每一時(shí)刻的入可控狀態(tài)電動(dòng)汽車數(shù)量N'h(ti) 和出可控狀態(tài)電動(dòng)汽車數(shù)量N'wt(ti); 步驟四：計(jì)算入/出可控狀態(tài)的累計(jì)車輛數(shù)； 步驟五；計(jì)算可控電動(dòng)汽車的數(shù)量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于蒙特卡洛的電力系統(tǒng)調(diào)頻可控電動(dòng)汽車數(shù)量動(dòng)態(tài) 變化模擬方法，其特征在于：在步驟二中，電動(dòng)汽車類別可W分為電動(dòng)公交車、電動(dòng)公務(wù)車、 電動(dòng)私家車；其中： 電動(dòng)公交車和電動(dòng)公務(wù)車通過如下步驟得到入/出可控狀態(tài)時(shí)刻表： 1) 確定電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)的時(shí)刻； 2) 抽取起始荷電狀態(tài)值； 3) 計(jì)算充電時(shí)長(zhǎng)； 4) 計(jì)算入可控狀態(tài)時(shí)刻； 5) 確定出可控狀態(tài)時(shí)刻； 6) 得到電動(dòng)公交車和電動(dòng)公務(wù)車的入/出可控狀態(tài)時(shí)刻表； 電動(dòng)私家車通過如下步驟得到入/出可控狀態(tài)時(shí)刻表： 1) 確定接入電網(wǎng)時(shí)刻所屬時(shí)段； 2) 抽取接入電網(wǎng)時(shí)刻； 3) 抽取起始荷電狀態(tài)值； 4) 計(jì)算充電時(shí)長(zhǎng)； 5) 計(jì)算入可控狀態(tài)時(shí)刻； 6) 確定出可控狀態(tài)時(shí)刻所屬時(shí)段； 7) 抽取出可控狀態(tài)時(shí)刻； 8) 得到電動(dòng)私家車的入/出可控狀態(tài)時(shí)刻表。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于蒙特卡洛的電力系統(tǒng)調(diào)頻可控電動(dòng)汽車數(shù)量動(dòng)態(tài) 變化模擬方法，其特征在于：在步驟二中，采用蒙特卡洛方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到區(qū) 域內(nèi)所有電動(dòng)汽車的入/出可控狀態(tài)時(shí)刻表。
【文檔編號(hào)】G06F9/455GK104461689SQ201410723008
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月2日
【發(fā)明者】張謙, 周林, 付志紅, 張淮清, 李春燕, 夏維建 申請(qǐng)人:重慶大學(xué), 國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)重慶市電力公司永川供電分公司