本發(fā)明公開了一種考慮充電樁接入的公用配電變壓器定容選型方法與系統(tǒng)，其方法以下步驟：1)采用聚類分析，得到純住宅區(qū)和商住兩用場景下的公用配電變壓器基礎(chǔ)負(fù)荷曲線；2)根據(jù)起始充電時間、充電功率、充電時長和充電頻率，采用蒙特卡洛模擬，獲取電動汽車充電負(fù)荷曲線；3)考慮基礎(chǔ)負(fù)荷負(fù)載率和電動汽車滲透率的年變化趨勢，建立綜合負(fù)荷自然增長數(shù)學(xué)模型；4)以有序充電和新建配電變壓器綜合投資方案全壽命周期成本最小為目標(biāo)，建立組合決策優(yōu)化模型，確定有序充電的應(yīng)用時間、配電變壓器的新建時間、容量和型號。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了兩種治理手段的優(yōu)勢互補(bǔ)，兼顧了配網(wǎng)建設(shè)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，為大規(guī)模充電樁接入的配網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃提供參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)的配電變壓器設(shè)備擴(kuò)展規(guī)劃方法，具體涉及考慮充電樁接入的公用配電變壓器定容選型方法與系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在能源危機(jī)和環(huán)境問題日益突出的背景下，電動汽車因良好的節(jié)能減排效應(yīng)和環(huán)境友好作用，成為了各國政府和汽車制造廠商關(guān)注的焦點(diǎn)。近年來，我國出臺了多項(xiàng)政策，從生產(chǎn)、銷售、使用等方面全方位推動電動汽車的快速發(fā)展。2020年初，國家再次強(qiáng)調(diào)加快5G網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)度，其中，新能源汽車充電樁作為我國“新基建”的七大領(lǐng)域之一，必將為充電樁投資市場注入巨大活力，極大地推動我國電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

便捷、快速的充電設(shè)施和廣泛覆蓋的充電網(wǎng)絡(luò)是電動汽車行業(yè)發(fā)展及被人們所接受的根本保障，這就對配電網(wǎng)的容量規(guī)劃和能量調(diào)度提出了新挑戰(zhàn)。當(dāng)集群電動汽車及其配套的充電設(shè)施數(shù)量達(dá)到一定規(guī)模時，其表現(xiàn)出來的負(fù)荷聚集和無序波動特性可能會導(dǎo)致配電變壓器面臨過載風(fēng)險(xiǎn)，甚至拉大負(fù)荷峰谷差，影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。從電網(wǎng)的角度出發(fā)，既要響應(yīng)國家的號召和用戶的需求，又要保障配電變壓器(簡稱配電變壓器)的安全運(yùn)行，同時還要考慮未來的發(fā)展做好統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)。當(dāng)前，解決集群電動汽車接入引起的配電容量矛盾問題主要有兩種思路，一種是從規(guī)劃角度出發(fā)的增加配電容量，另一種是從運(yùn)行角度出發(fā)的有序充電控制。

增加配電容量是電網(wǎng)應(yīng)對用戶用電需求最常用的傳統(tǒng)手段，如文獻(xiàn)[1](郭毅,胡澤春,張洪財(cái),等.居民區(qū)配電網(wǎng)接納電動汽車充電能力的統(tǒng)計(jì)評估方法[J].電網(wǎng)技術(shù),2015,39(09): 2458-2464.)綜合考慮居民區(qū)用電特性、負(fù)荷增長特性、EV滲透率等因素，對居民區(qū)配電網(wǎng)接納EV充電的能力進(jìn)行評估；文獻(xiàn)[2](顏湘武,恩日,海日,等.典型住宅小區(qū)接入電動汽車的供電方式研究[J].電網(wǎng)技術(shù),2014,38(04):910-917.)則提出住宅小區(qū)接入規(guī)模化EV的供電方式需根據(jù)小區(qū)類型而定。

有序充電控制是在不明顯增加配電容量的前提下，根據(jù)用戶車輛停留時間和實(shí)際充電時間的周期差異，通過合理控制實(shí)現(xiàn)的充電行為有序引導(dǎo)，包括價格間接引導(dǎo)和功率直接控制兩種方式。如文獻(xiàn)[3](崔金棟,羅文達(dá),周念成.基于多視角的電動汽車有序充放電定價模型與策略研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2018,38(15):4438-4450+4644.)站在不同利益主體的視角，對比分析了不同定價模型和控制策略的優(yōu)勢及劣勢；文獻(xiàn)[4](陳奎,馬子龍,周思宇,等.電動汽車兩階段多目標(biāo)有序充電策略研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2020,48(01):65-72.)則建立以負(fù)荷波動率最小化和運(yùn)營商效益最大化為目標(biāo)的兩階段多目標(biāo)充電控制模型。

總體而言，增加配電容量或有序充電控制都可以有效緩解集群電動汽車接入的充電需求問題，但隨著充電負(fù)荷特性進(jìn)一步細(xì)分，以及電網(wǎng)和社會資本對投資效益的進(jìn)一步考核，單一的解決手段和局部的解決思路已經(jīng)不能適應(yīng)該領(lǐng)域迅猛發(fā)展的需求，因此，可考慮將上述兩種手段結(jié)合起來，優(yōu)勢互補(bǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，針對集群電動汽車和大規(guī)模充電樁接入引起的配電容量不足及投資經(jīng)濟(jì)性問題，將有序充電和新建配電變壓器的互補(bǔ)優(yōu)勢相結(jié)合，搭建組合決策優(yōu)化模型，并求解最佳的投資規(guī)劃方案，一方面通過有序充電控制延緩?fù)顿Y、減少建設(shè)壓力，另一方面有效降低了整體方案的全壽命周期成本，兼顧了配網(wǎng)建設(shè)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，為大規(guī)模電動汽車接入的配網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃提供參考。