本发明涉及电动汽车聚合调度领域，具体涉及考虑输、配电网协同的电动汽车聚合灵活性评估方法。
背景技术：
1、随着全球能源转型和环境保护的需求日益增长，电动汽车(ev)作为一种清洁交通工具，其市场规模正在快速扩大。然而，ev的高渗透率可能对电力系统的经济和安全运行构成威胁。如果任意选择充电周期，直接连接许多电动汽车进行充电的配电系统将受到显著影响。然而，智能充电和车辆到电网(v2g)等技术可以减轻负面影响，并为系统带来好处。为了有效管理日益增长的ev充电需求，电动汽车聚合商(eva)应运而生，它们通过集中管理和调度分散的ev资源，为电网运营商和ev车主提供更高效的服务，并参与电力市场的交易活动。
2、传统上，输电系统运营商(tso)从发电资源和能源密集型行业采购辅助服务。近年来，ev以其响应时间快、储能能力强、闲置时间长、投资低等优点成为一种极具吸引力的服务提供商。在评估eva提供的辅助服务能力方面已经做了大量的工作:主要是频率调节和储备。在大多数研究eva灵活性服务的文献中，输电级服务是主要焦点，并且在假设配电系统能够处理任何情况下产生的潮流的情况下进行评估。然而，随着ev需求的日益普及和eva提供的服务量的不断增加，配电网运营的压力将越来越大，使上述假设变得不现实。此外，由于增强分布式能源的激增(ders)和配电层面系统复杂性的增加，对配电系统运营商(dso)采购灵活eva服务的需求也在增加。现有研究讨论了eva能够在本地dso市场提供的分布级服务，其主要考虑拥塞管理和电压控制。同时现有研究指出了tso和dso之间的冲突，这些冲突可能在共同的市场模型中发生，但没有提出解决冲突的协调方法。考虑到上述问题，启动输电级服务可能会对配电系统的运行产生负面影响，或与dso要求的服务发生冲突。因此tso和dso需要协调一致，确保配电系统在正常和服务提供条件下可靠运行。
技术实现思路
1、tso-dso协调的核心是考虑配电网约束，以确保向tso网络有效地提供服务。本发明提出了输、配电网协同的电动汽车聚合灵活性评估方法，该方法考虑了不平衡配电系统对服务的需求，确定了电动汽车时间灵活性的最佳利用。eva模型考虑了不同充电速率、电动汽车的并网状态以及能量边界与功率边界的关系，并使用线性多相分支流模型(bfm)对具有适当控制装置的详细三相配电系统进行建模。由dso评估eva运行边界，以开发配电服务，确保在任何充电轨迹下配电系统的稳定运行，利用eva的剩余灵活性同时确定输电网服务容量和收费计划。
2、为了解决上述技术问题，本发明提出的一种考虑输、配电网协同的电动汽车聚合灵活性评估方法，该方法主要包括以下步骤：
3、步骤1)考虑ev具有不同的充电水平、能量边界与功率边界的关系以及ev离开充电区域后能量边界上的能量减少等因素，构建ev聚合灵活性模型，其利用ev车队的总能量和功率边界来指定车队所有可能充电轨迹的可行集，从而获得ev的充放电灵活性。
4、步骤2)采用线性三相模型对配电系统运行进行了详细建模。提出了eva的功率和能量边界调整，以量化dso追求配电级服务所需的灵活性。
5、步骤3)考虑配电网的三种服务，包括线路拥塞管理、电压幅度调节和电压不平衡调节。目标是尽量减少dso为满足配电级服务而使用的ev功率边界的调整。
6、步骤4)eva利用剩余的灵活性来提供输电网服务，考虑输电网服务包括上行弹性业务(fsu)、增加充电需求的能力、下行弹性业务(fsd)、以及无功灵活性业务(fsq)，构建出目标函数和约束，求解优化问题对eva向上和向下的灵活性容量进行评估，并制定出输电网的收费计划。
7、进一步地，本发明所述的电动汽车聚合灵活性评估方法，其中：
8、步骤1)中，最大充电功率和最大放电功率p+/-，p用来描述p相的能量和功率边界，e+/-分别表示消耗能量的最快方式和最慢方式四种参数，能量和功率边界需要分为不可控充电、可控充电两种时段不同情况进行考虑。
9、不可控充电时段：若所需的最小充电时间大于其整个停车时间，以最大充电功率满足ev车主的驾驶需求。此情景下，上下能量和功率边界将相互满足，给出一个固定的充电时间表，不具备灵活性，定义如下所示：
10、
11、
12、其中，能量边界为额定充电功率下的存储能级，充电功率边界为停车期间的额定功率。
13、可控充电时段：如果ev的停车时间大于所需的最小充电时间，则在此期间ev可以充电、闲置或放电，只要在出发时间满足所需的出发能量即可。这种情况下的能量边界如下所示：
14、
15、
16、在停车时间内，可以是电池容量eb，或者是额定充电功率下存储的能量，具体取决于电池容量是否满足。是最小允许的能量水平emin，以避免损坏电池，或存储的能量与额定放电功率，或最小的能量水平，从ev仍然可以达到所需的偏离能量与最大充电栅极在给定的时间段。在ev离开后，所需的最小离开能量ed从上下限能量边界中移除，从而根据具体的充电计划提供灵活的实际充电能量范围。
17、功率边界如下所示：
18、
19、
20、在停车期间，可以是额定充电功率，或者可以将能量水平从时间t处的下边界增加到时间t+1处的上边界的最大充电功率。类似地，是额定放电功率或最大放电功率，其可以将能量水平从时间t的上边界降低到时间t+1的下边界。
21、对于一个电动汽车车队，聚合模型可以表示为同一配电系统节点i上所有单个ev充电时段j的边界之和。
22、
23、
24、该模型包含了整个车队在一个配电系统节点上的所有可能的充电情况，可用于确定ev的总充电率和评估不同辅助服务的现有灵活性。
25、步骤2)中，为更准确的反应实际的配电网络情况，本发明采用线性三相模型对具有不同类型电压控制装置的三相配电系统进行建模，具体过程如下：
26、考虑eva有功功率边界和调整的线性潮流描述如下：
27、
28、
29、
30、
31、其中，和为线mn相p在时间t处的有功/无功潮流；和为从节点n流出到其子节点的有功/无功潮流之和；为节点n相p在时刻t的有功/无功负荷；为节点n的电动汽车的上下功率边界和功率边界调整，为节点n来自电压控制装置的无功补偿。
32、步骤3)中，为保障配电网的稳定运行，本发明利用dso确定eva模型的上、下功率边界，功率边界调整是通过上下功率边界的两个独立的线性化最优功率流(l-opf)获得。目标是使上功率边界的总向下调整最小化，并使下功率边界的总向上调整最小化。其公式表示如下：
33、
34、
35、其中，这里n表示配电系统节点n。
36、接下来讨论本发明主要针对的三种配电网服务。
37、第一种，拥塞管理，是一种被广泛讨论的解决方案，用于处理配电系统中的过载和功率损耗，当发电量或需求超过已安装设备(如线路电缆或变压器)容量时，就需要这种解决方案。拥塞管理可以建模为线路热容量约束如下：
38、
39、其中pmn和pmn是线路mn相的上下热极限，是线路mn相p上的实际有功潮流。
40、第二种，电压幅度调节，用于解决分布式发电机或电动汽车和其他类型负载的额外消耗引起的电压上升或下降。电压幅值调节可以建模为节点的电压幅值限制。根据ansi限值，每个连接相的母线电压幅值应在0.95～1.05pu之间，即v＝0.952和v＝1.052。
41、
42、第三种，电压不平衡调节，是dso需要的另一项重要服务，以保持不同相位之间的合理平衡，并确保电能质量。ev单相充电会进一步加剧系统的不平衡，造成更大的功率损失和三相电压不均匀下降。根据美国国家电气制造商协会的定义，电压不平衡被定义为相电压与平均相电压的最大偏差。因此，电压不平衡调节可以建模如下：
43、
44、式中为节点n处所有连接相的平均电压。
45、通过求解上述目标和约束的优化问题可以得到上、下功率边界调整，功率边界调整和用于向dso提供配电网服务，并且在考虑输电网服务时将作为模型中中的参数。
46、步骤4)中，eva可以利用剩余的灵活性来提供配电网服务，这取决于功率/能量边界模型、功率边界调整和充电计划。本发明配电网优化调度目标是ev充电成本和电池放电退化成本最小化，同时最大化灵活性服务容量的收益，公式如下：
47、
48、式中，为时刻t的电价，cb为电池退化成本，为fsu、fsd和fsq的价格。
49、eva充电功率和放电功率受功率边界约束如下：
50、
51、
52、
53、其中是表示放电状态的二元变量。表示节点n的eva在时刻t处于放电状态，表示eva处于充电状态。和分别为放电模式下的放电功率和充电模式下的充电功率。
54、eva中储存的能量可以计算如下：
55、
56、
57、向上和向下的灵活性容量是基于当前和以前的充电时间表，在不违反功率边界和能量边界的情况下，分别增加或减少充电功率的最大能力。功率fsu和fsd的能量限制如下：
58、
59、
60、
61、
62、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
63、针对tso和dso协同运行需求，本发明提出了一种考虑输、配电网协同的电动汽车聚合灵活性评估方法，该方法考虑了ev的不同充电水平、能量与功率边界的关系，以及ev离开充电区域后的能量变化，从而更准确地捕捉ev的充放电灵活性。并且，本发明考虑线路拥塞管理、电压幅度调节和电压不平衡调节等配电层服务，使用线性三相模型对配电系统运行进行了详细建模，这比传统的单相线性opf模型更准确地反映了实际的配电网络情况，提出了eva的功率和能量边界调整方法以量化dso在追求配电层服务时所需的灵活性，为dso提供了更多的操作空间。在满足配电层服务需求后，利用ev聚合器的剩余灵活性提供输电层服务，如fsu、fsd和fsq，这增加了电网的灵活性和可靠性。另外，本发明在确保电网安全和可靠运行的同时，也考虑了经济性，通过优化充电策略和灵活性服务，实现了成本效益最大化。
1.一种考虑输、配电网协同的电动汽车聚合灵活性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的电动汽车聚合灵活性评估方法，其特征在于，步骤1)中，最大充电功率和最大放电功率p+/-,p用来描述p相的能量和功率边界，e+/-分别表示消耗能量的最快方式和最慢方式四种参数，能量和功率边界需要分为不可控充电、可控充电两种时段不同情况进行考虑；
3.根据权利要求1所述的电动汽车聚合灵活性评估方法，其特征在于，步骤2中，采用线性三相模型对具有不同类型电压控制装置的三相配电系统进行建模，包括：
4.根据权利要求1所述的电动汽车聚合灵活性评估方法，其特征在于，步骤3)中，利用配电系统运营商(dso)确定电动汽车聚合商(eva)模型的上、下功率边界，功率边界调整是通过上下功率边界的两个独立的线性化最优功率流(l-opf)获得；目标是使上功率边界的总向下调整最小化，并使下功率边界的总向上调整最小化；其公式表示如下：
5.根据权利要求1所述的电动汽车聚合灵活性评估方法，其特征在于，步骤4)中，电动汽车聚合商(eva)利用剩余的灵活性来提供配电网服务，这取决于功率/能量边界模型、功率边界调整和充电计划；配电网优化调度目标是电动汽车(ev)充电成本和电池放电退化成本最小化，同时最大化灵活性服务容量的收益，公式如下：
