一种电网和交通网协同环境下的电动汽车充电方法技术

本发明专利技术公开了一种电网和交通网协同环境下的电动汽车充电方法，包括：输入电动汽车数据、交通网车流量数据、配电网数据、电价信息；建立电动汽车的可行驶里程模型；结合地理信息计算电动汽车当前位置到目的地和目的地与其最近充电站的最短行程，并判断电动汽车是否需要充电；根据计算各行驶路径的经济成本或充电耗时，或根据建立目标函数所求得的最优解，选择电动汽车充电行驶路径；建立交通网车流量优化模型，及建立配电网运行优化模型，对所选择的电动汽车充电行驶路径进行约束；对电动汽车的充电行驶路径进行三目标最优化处理，获得最终充电行驶路径。本发明专利技术可充分考虑电力系统运行要求和交通网流量要求，保障了电力系统和交通系统的正常运行。

Electric vehicle charging method under coordinated environment of power grid and traffic network

The invention discloses a charging method, a power grid and electric vehicle traffic network collaborative environment including: input data, electric vehicle traffic network traffic data, distribution network data, price information; set up electric vehicle mileage calculation model; electric vehicle current position to the destination and the shortest travel destination and recently, charging station with geographic information, and determine whether electric vehicles need to be charged; according to the economic cost calculation of each driving path or charging time, or according to the optimal objective function is established the solution, selection of electric vehicle charging route; establishing the traffic network traffic optimization model, and the establishment of the operation of the distribution network optimization model on vehicle the path constraints of electric vehicles selected for charging electric vehicles; charging path for three target optimization, get the most Final charge travel path. The invention can fully consider the operation requirements of the power system and traffic network flow requirements, and guarantee the normal operation of the power system and the traffic system.

【技术实现步骤摘要】
一种电网和交通网协同环境下的电动汽车充电方法
本专利技术涉及一种电网和交通网协同环境下的电动汽车充电方法，属于电力系统运行和控制的

技术介绍
预计2015以后，我国电动汽车保有量将达到266万辆，甚至更多。如果每辆电动汽车的功率按照20进行计算，那么，总容量至少将达6.32x107kW，而且，其预测值能有上升趋势。由此可看出，电动汽车在未来大规模接入配电网后，其对电网的总负荷需求将十分庞大，可能对现有的电网运行，有巨大冲击。加之其充放电负荷分布在时间和空间上的随机性，与V2G技术的兴趣，将会导致某一时间段的电网负荷急剧増加，装机容量急剧增大，一些原有的输配电网络必须增容增量才能满足新増能量的需求。因此，详细分析电动汽车的电能需求及其负荷的分布特性，对未来城市的负荷预测、电力输送、基础设施建设规划等各个方面都具有重要的意义。对电汽车电能的研究方案，一般采用集中式优化方案，即将电动汽车群、电网、交通网堪称一个统一运行的整体，由同一个控制中心进行。但是，这一假设显然与交通系统、电力网络的运行实际不相符合。事实上，电动汽车、交通系统、电力网络，是三个不同的部分，其运行方式受到三个不同的控制中心的作用，电动汽车由人，交通网络由交通部门，电力网络由电力部门控制。而当电动汽车成为主要交通工具后，对电动汽车车主和电力系统及交通网产生了新的问题。一方面，各电动汽车车主会分布式地考虑，如何选择一个最优充电路径，使出行用钱或充电时间最短；另一方面，电力系统和交通网需要避免电动汽车大量集中在某一个充电站和某一段道路上，以避免一系列电气问题及交通网拥堵问题。为了解决以上问题，需要在设计电动汽车充电路径时，由各辆电动汽车分别决策，即采用分布式协调协同的方法，建立“配电网-电动汽车-交通网”融合系统优化数学模型。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种电网和交通网协同环境下的电动汽车充电方法，解决现有的电动汽车充电方法一般采用集中式优化方案，无法实现分布式控制，无法选择一个最优充电路径的同时使得电力系统和交通网避免一系列电气问题及交通网拥堵，做到准确控制和决策的问题。本专利技术具体采用以下技术方案解决上述技术问题：一种电网和交通网协同环境下的电动汽车充电方法，包括以下步骤：步骤1、输入电动汽车数据、交通网车流量数据、配电网数据、电价信息；步骤2、根据输入的电动汽车数据中电动汽车的每公里平均能耗和初始储能，建立电动汽车的可行驶里程模型；步骤3、根据步骤2中所建立可行驶里程模型，结合地理信息计算电动汽车当前位置到目的地的最短行程和目的地与其距离最近充电站的最短行程，并判断电动汽车是否需要充电；步骤4、遍历电动汽车前往任意充电站再到目的地的全部行驶路径，根据计算各行驶路径的经济成本或充电耗时，或根据平均经济成本和平均充电耗时建立目标函数所求得的最优解，选择电动汽车充电行驶路径；步骤5、以交通网各路段宏观静流量临界车辆数为约束条件，建立交通网车流量优化模型，及根据所建立的交通网车流量优化模型对步骤4所选择的电动汽车充电行驶路径进行约束；步骤6、根据配电网各节点容量约束及电网运行损耗，建立配电网运行优化模型，及根据所建立的配电网运行优化模型以电网运行损耗最小为目标对步骤4所选择的电动汽车充电行驶路径进行约束；步骤7、根据步骤4所选择电动汽车充电行驶路径和步骤5、步骤6中对电动汽车的充电行驶路径的约束，对电动汽车的充电行驶路径进行三目标最优化处理，获得最终电动汽车充电行驶路径。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤2建立电动汽车的可行驶里程模型具体为：其中，为电动汽车的可行驶里程；为电动汽车的初始储能；为电动汽车的每公里平均能耗。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤4计算各行驶路径的经济成本采用公式：其中，和表示电动汽车i的容量、初始储能和每公里平均能耗，为电动汽车i到充电站j的行驶路程，为充电站j到目的地的行驶路程，Cave为标准电价，Cjt为充电站j在时刻t时的实时电价。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤5中约束条件为：交通网各路段的小时交通量之和小于重点区域净车公里数STD到达最大值时的网络宏观净流量。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤5建立交通网车流量优化模型具体为：其中，STD为重点区域净车公里数；Apq为Pathpq路段的小时交通量，且Apq小于路段Pathpq的最大通行能力Lpq为路段Pathpq的长度。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤6建立配电网运行优化模型具体为：其中，Δt为计算间隔时间，PLOSS是配电网的有功损耗，Rl是各电网线路的电阻，分别是各支路电流的纵向分量和横向分量，tmax表示最末时间点，l是支路号，B代表支路数。本专利技术采用上述技术方案，能产生如下技术效果：本专利技术提供的电网和交通网协同环境下的电动汽车充电方法，为电动汽车车主提供一条最优充电路径，有利于车主的出行需求，并充分考虑了电力系统运行要求和交通网流量要求，保障了电力系统和交通系统的正常运行。另外，由于现实中，电动汽车、交通系统、电力网络，是三个不同的部分，其运行方式受到三个不同的控制中心的作用，电动汽车由人，交通网络由交通部门，电力网络由电力部门控制的特点，本专利技术较之集中式优化方案，即将电动汽车群、电网、交通网堪称一个统一运行的整体，由同一个控制中心进行的方法而言，更为实际。本专利技术综合了交通情况和配电网情况对大规模电动汽车进行充电路径规划，并且采用各电动汽车分别决策的方法，给出电动汽车充电策略，可以快速高效地实现电动汽车充电策略控制。附图说明图1是本专利技术电网和交通网协同环境下的电动汽车充电方法的流程示意图。图2是本专利技术以南京为例的交通网配置示意图。图3是本专利技术中配电网的电网结构示意图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术的实施方式进行描述。如图1所示，本专利技术提出一种电网和交通网协同环境下的电动汽车充电方法，该方法具体包括以下步骤：步骤1、输入电动汽车数据、交通网车流量数据、配电网数据、电价信息。首先，输入电动汽车数据：电动汽车i＝1的容量初始储能每公里平均能耗其次，输入交通网车流量数据：道路网络拓扑图、道路长度、各道路车流量；及输入配电网数据：各节点注入有功、各节点注入无功、电压幅值、具体的电压相角；及电价信息：峰谷电费及平均电价。其中，电动汽车数据具体如表1所示；交通网数据具体如表2、3、4，其中表2中将道路点分为第1类，充电点作为第2类；及表3给出充电点具体有A14、A20、A27、A28、C10、C13、C16、C19、C23、E2、E5、E8、E13、E16、G2等；且表4给出不同支路下，道路拓扑边第一点和第二点，及路长，该交通网数据的具体布置以南京地图为例，其具体分布如图2所示，图2所示的地图中A.C.E.G是将大区域分划成四个小区域后，每个小区域的标号，即A.C.E.G是充电点与道路点的集合，本实施例中A有31点，C有24点，E有16点，G有3点；配电网数据具体如表5、6所示；电价信息具体如表7所示。表1：表2：表3：表4：支路号道路拓扑边第一点道路拓扑边第二点路长(单位：千米)1A1A21.32A2A31.33A3A414A4A2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电网和交通网协同环境下的电动汽车充电方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、输入电动汽车数据、交通网车流量数据、配电网数据、电价信息；步骤2、根据输入的电动汽车数据中电动汽车每公里平均能耗和初始储能，建立电动汽车的可行驶里程模型；步骤3、根据步骤2中所建立可行驶里程模型，结合地理信息计算电动汽车当前位置到目的地的最短行程和目的地与其距离最近充电站的最短行程，并判断电动汽车是否需要充电；步骤4、遍历电动汽车前往任意充电站再到目的地的全部行驶路径，根据计算各行驶路径的经济成本或充电耗时，或根据平均经济成本和平均充电耗时建立目标函数所求得的最优解，选择电动汽车充电行驶路径；步骤5、以交通网各路段宏观静流量临界车辆数为约束条件，建立交通网车流量优化模型，及根据所建立的交通网车流量优化模型对步骤4所选择的电动汽车充电行驶路径进行约束；步骤6、根据配电网各节点容量约束及电网运行损耗，建立配电网运行优化模型，及根据所建立的配电网运行优化模型以电网运行损耗最小为目标对步骤4所选择的电动汽车充电行驶路径进行约束；步骤7、根据步骤4所选择电动汽车充电行驶路径和步骤5、步骤6中对电动汽车的充电行驶路径的约束，对电动汽车的充电行驶路径进行三个目标最优化处理，获得最终电动汽车充电行驶路径。...

【技术特征摘要】
1.一种电网和交通网协同环境下的电动汽车充电方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、输入电动汽车数据、交通网车流量数据、配电网数据、电价信息；步骤2、根据输入的电动汽车数据中电动汽车每公里平均能耗和初始储能，建立电动汽车的可行驶里程模型；步骤3、根据步骤2中所建立可行驶里程模型，结合地理信息计算电动汽车当前位置到目的地的最短行程和目的地与其距离最近充电站的最短行程，并判断电动汽车是否需要充电；步骤4、遍历电动汽车前往任意充电站再到目的地的全部行驶路径，根据计算各行驶路径的经济成本或充电耗时，或根据平均经济成本和平均充电耗时建立目标函数所求得的最优解，选择电动汽车充电行驶路径；步骤5、以交通网各路段宏观静流量临界车辆数为约束条件，建立交通网车流量优化模型，及根据所建立的交通网车流量优化模型对步骤4所选择的电动汽车充电行驶路径进行约束；步骤6、根据配电网各节点容量约束及电网运行损耗，建立配电网运行优化模型，及根据所建立的配电网运行优化模型以电网运行损耗最小为目标对步骤4所选择的电动汽车充电行驶路径进行约束；步骤7、根据步骤4所选择电动汽车充电行驶路径和步骤5、步骤6中对电动汽车的充电行驶路径的约束，对电动汽车的充电行驶路径进行三个目标最优化处理，获得最终电动汽车充电行驶路径。2.根据权利要求1所述电网和交通网协同环境下的电动汽车充电方法，其特征在于，所述步骤2建立电动汽车的可行驶里程模型具体为：其中，为电动汽车的可行驶里程；为电动汽车的初始储能；为电动汽车的每公里平均能耗。3.根据权利要求1所述电网和交通网协同环境下...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴英俊，江星洵，梁欣怡，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32