一种计及路-网-车的电动汽车充电引导方法技术

本发明专利技术提供一种计及路‑网‑车的电动汽车充电引导方法，该方法考虑不同种类电动汽车充电需求差异，从日前与实时两个角度对慢充、快充模式的电动汽车进行优化引导调度，包括以下步骤：建立电气交通协同控制架构；制定充电站选择与导航策略；制定分时分区电价引导快充；建立双层优化调度模型引导慢充。本发明专利技术方法在保证配电系统安全性和经济性的前提下,兼顾电力用户的满意程度，考虑到不同充电需求、时间空间等因素来研究电动汽车的引导策略与运行模式。分析优化前后充电站与系统负荷情况可知，采用本发明专利技术方法使得系统负荷较自由充电模式下平缓，在一定程度上起到了“削峰填谷”的作用，改善了电力系统运行的安全性和经济性。

A charging guidance method of electric vehicle considering road network vehicle

【技术实现步骤摘要】
一种计及路-网-车的电动汽车充电引导方法
本专利技术涉及电力系统领域，特别是一种计及路-网-车的电动汽车充电引导方法。
技术介绍
作为解决能源安全、环境污染和全球气候变暖的一种有效途径，电动汽车有着广阔的市场前景。但大量的电动汽车无引导的自由充电会对城市交通系统和配电系统的安全和经济运行带来严重的负面影响。因此，为避免这一现象，需制定车网友好互动综合引导策略与运行模式。通过协调控制电动汽车的充电过程可降低电动汽车造成的负面影响。传统电动汽车充电引导方法存在局限性，如：在建立电动汽车用户价格响应模型时，未将交通系统与电气系统协同考虑，准确度较低；通常对快充模式与慢充模式的电动汽车采用相同的引导策略与运行模式，未考虑二者充电需求的差异；传统方法侧重于考虑充电站利益，往往忽视了电动汽车用户的满意度。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供一种计及路-网-车的电动汽车充电引导方法。本专利技术方法在保证配电系统安全性和经济性的前提下,兼顾电力用户的满意程度，考虑到不同充电需求、时间空间等因素来研究电动汽车的引导策略与运行模式。本专利技术采用以下技术方案：一种计及路-网-车的电动汽车充电引导方法，考虑不同种类电动汽车充电需求差异，从日前与实时两个角度对慢充、快充模式的电动汽车进行优化引导调度，所述的电动汽车充电引导方法包括如下步骤：建立电气交通协同控制架构；制定充电站选择与导航策略；制定分时分区电价引导快充；建立双层优化调度模型引导慢充。上述技术方案中，进一步地，所述的制定充电站选择与导航策略包括如下步骤：充电站选择导航平台分别从交通系统调度机构、配电系统调度机构、充电站运营商处获得各交通道路的实时通行速度、各充电站的实时电价、实时车桩比-信息，进行充电站选择决策，从而引导电动汽车用户充电；并采用微观交通配流模型描述电动汽车用户的充电需求与出行规律，基本单元为出行链；出行链是指一天内电动汽车用户按照时间顺序依次完成一个或者多个出行目的地之间的连接关系，该出行链序列中包含时间、空间、电量三个特征量；通过描述这些特征量，可模拟出电动汽车用户的驾驶行为，进而获得充电需求的时空分布，方法如下：1)时间特征量时间特征量满足下述约束：式中：分别为电动汽车行程j的开始、结束时刻；分别为电动汽车行程j的行驶、停车时长；2)空间特征量对于空间特征量，基于路网模型描述交通系统的拓扑结构，利用Floyd算法确定最优交通路径；3)电量特征量电量特征量满足下述约束：式中：ΔS为电动汽车单位里程的耗电量；Δd为电动汽车单位时间内的行驶里程；Scapacity为电动汽车的电池容量，St和St+1分别为时刻t和t+1电动汽车的荷电状态。进一步地，所述的制定分时分区电价引导快充的方法为：针对快充模式，基于微观交通配流模型，日前通过分时分区电价的制定进行引导，实时通过充电站的选择与导航策略进行调度。进一步地，所述的建立双层优化调度模型引导慢充的方法为：针对慢充模式，基于双层优化调度模型，根据用户申报充电情况，日前制定日前调度计划，实时根据电动汽车实际充电情况进行调整。进一步地，所述的制定分时分区电价引导快充的方法包括如下步骤：1)充电站选择与导航策略制定基于道路阻塞程度、行驶的距离和时间、充电等待时间、分时分区电价求取等效道路长度，ρk,t'＝γk,t'/Nkαk,t＝ρk,t'/min(ρ1,t',ρ2,t',...,ρN,t')βk,t＝sk,t'/min(s1,t',s2,t',...,sN,t')式中：lr、lr,t分别为道路的原始长度和在时刻t的加权长度；vr,t为道路在时刻t的平均通行速度；抵达充电站k充电的总加权长度；lr,t,k为抵达充电站k时的等效道路长度，综合考虑充电站k的车桩比系数与充电服务费用等因素求得；αk,t、βk,t为对应的充电站k车桩比系数、充电服务费用的加权系数；ρk,t'、sk,t'、γk,t'为预计抵达充电站k时刻的车桩比系数、充电服务费用、电动汽车数量；Nk为充电站k的充电桩数目；电动汽车用户基于Floyd算法进行充电站的选择：当电动汽车抵达目的地荷电状态低于最小阈值时，选择从当前位置至充电站、目的地道路等效长度最小的充电站进行充电；反之，电动汽车则继续前往目的地；2)分时分区充电服务电价制定制定分时分区服务价格，并优化电动汽车充电负荷；目标函数如下：f＝maxΔCgridΔCgrid＝Gpeak×ΔWpeak+Gvalley×ΔWvalley式中：ΔCgrid为分时分区电价引入前后充电站减少的购电费用；Gpeak、Gvalley分别为电网在峰、谷期的购电费用；ΔWpeak、ΔWvalley分别为用户在峰、谷期充电负荷的变化量；约束条件如下：0≤Up,i-Uv,i≤1Umin≤U≤UmaxΔCgrid＝Ratio×ΔCuser式中：Up,i、Uv,i分别为充电站i充电服务的峰、谷期价格；Umin、Umax分别为充电站充电服务价格的最小值、最大值；电网在峰、谷期的购电费用；Ratio为用户总体的分成比例；ΔCuser为分时分区电价引入前后用户减少的购电费用。进一步地，所述的建立双层优化调度模型引导慢充的方法中，双层优化调度模型的建立方法为：(1)上层模型配电系统调度机构通过制定各充电站各时刻的最优充电调度计划，使系统的实时调度计划与日前调度计划的偏差、系统网损、实时调度与下层实际偏差最小；1)目标函数式中：Ftu为上层目标函数，其中包含三项：第一项为实时调度计划与日前调度计划的偏差，第二项为系统网损，第三项为实时调度计划与实际的偏差；ω1、ω2、ω3为三个目标函数对应的权重；为第k个充电站在t时刻的日前调度功率；为第k个充电站在t时刻的实时调度计划功率；为第k个充电站在t时刻的实时调度实际功率；L为系统线路数目；rl为线路l的电阻；Pl,t、Ql,t分别为流过线路l的有功功率和无功功率；V为线路电压基准值，一般取V＝1.0pu；2)约束条件上层模型中考虑潮流等式约束、变压器容量约束、节点电压约束、线路传输功率约束、各充电站可调度容量约束；基于DistFlow模型的潮流约束，通过二阶锥松弛转化进行线性化：APt-PG,t+PL,t+Ptplan＝0AQt-QG,t+QL,t＝0式中：A为节点支路关联矩阵；Pt、Qt分别为时刻t线路的有功、无功潮流向量；PG,t、QG,t分别为时刻t各节点的有功、无功发电向量；PL,t、QL,t分别为时刻t各节点的有功、无功负荷向量；Ptplan为时刻t的实时调度计划功率；为时刻t各节点的电压幅值平方的向量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计及路-网-车的电动汽车充电引导方法,其特征在于，考虑不同种类电动汽车充电需求差异，从日前与实时两个角度对慢充、快充模式的电动汽车进行优化引导调度，所述的电动汽车充电引导方法包括如下步骤：/n建立电气交通协同控制架构；制定充电站选择与导航策略；制定分时分区电价引导快充；建立双层优化调度模型引导慢充。/n

【技术特征摘要】
1.一种计及路-网-车的电动汽车充电引导方法,其特征在于，考虑不同种类电动汽车充电需求差异，从日前与实时两个角度对慢充、快充模式的电动汽车进行优化引导调度，所述的电动汽车充电引导方法包括如下步骤：
建立电气交通协同控制架构；制定充电站选择与导航策略；制定分时分区电价引导快充；建立双层优化调度模型引导慢充。


2.根据权利要求1所述的一种计及路-网-车的电动汽车充电引导方法，其特征在于，所述的制定充电站选择与导航策略包括如下步骤：充电站选择导航平台分别从交通系统调度机构、配电系统调度机构、充电站运营商处获得各交通道路的实时通行速度、各充电站的实时电价、实时车桩比-信息，进行充电站选择决策，从而引导电动汽车用户充电；并采用微观交通配流模型描述电动汽车用户的充电需求与出行规律，基本单元为出行链；出行链是指一天内电动汽车用户按照时间顺序依次完成一个或者多个出行目的地之间的连接关系，该出行链序列中包含时间、空间、电量三个特征量；通过描述这些特征量，可模拟出电动汽车用户的驾驶行为，进而获得充电需求的时空分布，方法如下：
1)时间特征量
时间特征量满足下述约束：






式中：分别为电动汽车行程j的开始、结束时刻；分别为电动汽车行程j的行驶、停车时长；
2)空间特征量
对于空间特征量，基于路网模型描述交通系统的拓扑结构，利用Floyd算法确定最优交通路径；
3)电量特征量
电量特征量满足下述约束：



式中：ΔS为电动汽车单位里程的耗电量；Δd为电动汽车单位时间内的行驶里程；Scapacity为电动汽车的电池容量，St和St+1分别为时刻t和t+1电动汽车的荷电状态。


3.根据权利要求1所述的一种计及路-网-车的电动汽车充电引导方法，其特征在于，所述的制定分时分区电价引导快充的方法为：
针对快充模式，基于微观交通配流模型，日前通过分时分区电价的制定进行引导，实时通过充电站的选择与导航策略进行调度。


4.根据权利要求1所述的一种计及路-网-车的电动汽车充电引导方法，其特征在于，所述的建立双层优化调度模型引导慢充的方法为：
针对慢充模式，基于双层优化调度模型，根据用户申报充电情况，日前制定日前调度计划，实时根据电动汽车实际充电情况进行调整。


5.根据权利要求3所述的一种计及路-网-车的电动汽车充电引导方法，其特征在于，所述的制定分时分区电价引导快充的方法包括如下步骤：
1)充电站选择与导航策略制定
基于道路阻塞程度、行驶的距离和时间、充电等待时间、分时分区电价求取等效道路长度，






ρk,t'＝γk,t'/Nk
αk,t＝ρk,t'/min(ρ1,t',ρ2,t',...,ρN,t')
βk,t＝sk,t'/min(s1,t',s2,t',...,sN,t')
式中：lr、lr,t分别为道路的原始长度和在时刻t的加权长度；vr,t为道路在时刻t的平均通行速度；抵达充电站k充电的总加权长度；lr,t,k为抵达充电站k时的等效道路长度，综合考虑充电站k的车桩比系数与充电服务费用等因素求得；αk,t、βk,t为对应的充电站k车桩比系数、充电服务费用的加权系数；ρk,t'、sk,t'、γk,t'为预计抵达充电站k时刻的车桩比系数、充电服务费用、电动汽车数量；Nk为充电站k的充电桩数目；
电动汽车用户基于Floyd算法进行充电站的选择：当电动汽车抵达目的地荷电状态低于最小阈值时，选择从当前位置至充电站、目的地道路等效长度最小的充电站进行充电；反之，电动汽车则继续前往目的地；
2)分时分区充电服务电价制定
制定分时分区服务价格，并优化电动汽车充电负荷；
目标函数如下：
f＝maxΔCgrid
ΔCgrid＝Gpeak×ΔWpeak+Gvalley×ΔWvalley
式中：ΔCgrid为分时分区电价引入前后充电站减少的购电费用；Gpeak、Gvalley分别为电网在峰、谷期的购电费用；ΔWpeak、ΔWvalley分别为用户在峰、谷期充电负荷...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑伟民，王蕾，孙可，邹波，张西竹，李忠憓，文福拴，戴攀，潘弘，张杨，王坤，胡哲晟，刘曌煜，郑朝明，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司经济技术研究院，国家电网公司，浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33