考虑高速公路路网的服务区电动汽车充电站配置方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑高速公路路网的服务区电动汽车充电站配置方法，属于电力系统配电领域。该方法包括如下步骤：首先收集该系统中各部分数据，对系统中高速公路网络、电动汽车使用规律、电动汽车充电需求建模，构建充电站需求预测模型，得到充电需求数据。其次以年化充电站收益最大为目标，考虑土地成本、设备成本、运行成本、充电损失成本等构建优化模型，得到待改造服务区充电站的最优安装容量。本方法构建的充电需求仿真模型考虑了实际路网对需求的影响，提高充电需求预测的精确性。本发明专利技术以年化充电站收益最大为目标构建优化模型，可有效求解服务区充电站容量配置问题。

【技术实现步骤摘要】
考虑高速公路路网的服务区电动汽车充电站配置方法
本专利技术涉及一种考虑高速公路路网的服务区电动汽车充电站配置方法，属于电力系统配电领域。
技术介绍
近年来，我国政府大力推行节能减排政策，电网也正朝着高效、灵活、智能、可持续的方向发展。而作为智能电网重要组成部分的电动汽车发展迅猛，我国也已成为全球最大的电动汽车市场。同时电动汽车充电设施也在不断完善，多种类型的充电站逐渐走进用户身边，而电动汽车充电站优化配置研究也成为国内外关注的重点。随着电动汽车电池技术的不断提高，使用电动汽车长途出行成为可能，大量高速公路电动汽车充电站的建设也迫在眉睫。因此，研究高速公路电动汽车充电站配置方法，更好地实现电动汽车充电站的优化配置，具有显著的工程意义和经济价值。
技术实现思路
本专利技术提出了一种考虑高速公路路网的服务区电动汽车充电站配置方法，以年化充电站收益最大为目标构建优化模型，可有效求解服务区充电站容量配置问题。本专利技术为解决其技术问题采用如下技术方案：一种考虑高速公路路网的服务区电动汽车充电站配置方法，包括以下步骤：<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑高速公路路网的服务区电动汽车充电站配置方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，收集该系统中各部分数据，对系统中高速公路网络、电动汽车使用规律、电动汽车充电需求建模，使用蒙特卡洛方法，构建充电站需求预测模型，得到充电需求数据；/n步骤2，以年化高速公路服务区充电站收益最大为目标，具体考虑土地成本、设备成本、运行维护成本、充电损失成本、充电站充电收益五个方面；/n步骤3，考虑现有服务区的实际条件，以及充电站建设规范条件，以充电桩数量和充电站最大服务能力作为约束条件；/n步骤4，运用混合整数规模型进行求解，得到充电站充电桩最优配置。/n

【技术特征摘要】
1.一种考虑高速公路路网的服务区电动汽车充电站配置方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，收集该系统中各部分数据，对系统中高速公路网络、电动汽车使用规律、电动汽车充电需求建模，使用蒙特卡洛方法，构建充电站需求预测模型，得到充电需求数据；
步骤2，以年化高速公路服务区充电站收益最大为目标，具体考虑土地成本、设备成本、运行维护成本、充电损失成本、充电站充电收益五个方面；
步骤3，考虑现有服务区的实际条件，以及充电站建设规范条件，以充电桩数量和充电站最大服务能力作为约束条件；
步骤4，运用混合整数规模型进行求解，得到充电站充电桩最优配置。


2.根据权利要求1所述的考虑高速公路路网的服务区电动汽车充电站配置方法，其特征在于，步骤1中，所述高速公路网络建模如下：
交通路网G＝(V，E，W)由顶点集V＝{vi|i＝1，2，...，n}，边集E＝{vij|vi∈V，vj∈V，i≠j}和路段权值W＝{wij|vij∈E组成,其中V为交通路网G所有节点的集合，E为交通路网G所有有向弧段的集合，W为交通路网G所有路段权值的集合，在实际中权值代表路段的长度或路段的拥堵程度；
得到路网拓扑后，根据实际路网对模型中的权值量化赋值，对领边矩阵E＝(aij)n×n采用式(1)进行赋值:



其中：aij为路网节点间的距离，vij为路网中节点i与节点j的组成边，vi为路网中第i个节点，vj为路网中第j个节点；E为边集；最后得路网邻接矩阵W为



式中：w12为节点1与节点2的距离，w21为节点2与节点1的距离，w23为节点2与节点3的距离，w32为节点3与节点2的距离；∞表示节点vi与vj间不存在路段的连接，0表示相同节点间没有距离；
路网中电动汽车模型如下：



式(3)中EV为电动汽车参数集合，包括Char为充电特性参数集合，Tr为旅行参数集合，各具体参数含义对于充电特性参数：Cs为接受充电的充电站编号tarr为到达充电站的时间，td为结束充电时间，Pc为充电功率，Ec为电动汽车每公里耗电量，Eev为电动汽车总电量，SOC0为电动汽车初始总电量，SOCt为电动汽车t时刻剩余电量，SOCf为电动汽车电量预警，SOCend为充电结束电量，WEV，n为第n辆电动汽车需求电量，tc为电动汽车充电时间；
对于行驶特性参数：NEV为待仿真的电动汽车数量，D0为电动汽车初始位置，Dend为电动汽车结束行程位置，Dt为t时刻电动汽车位置，Ds为充电站位置，ts为电动汽车出行时间，Ve为电动汽车行驶速度，Ns，t为t时刻充电站电动汽车数量，Ws，i为第i个充电站需求电量，Rp为电动汽车行驶路径，n为电动汽车编号。


3.根据权利要求1所述的考虑高速公路路网的服务区电动汽车充电站配置方法，其特征在于，在步骤1中，所述电动汽车使用规律、电动汽车充电需求建模过程如下：
电动汽车出行时间分布及用户在路网中的起止节点根据调研获得，用户出行时间符合正态分布，根据早晚高峰等场景进行模拟
电动汽车初始电量SOC0：



式中：μ与σ分别为电动汽车初始电量分布的平均数与方差，x为时间，Eev为电动汽车电池电量；电动汽车在t时刻剩余电量为
SOCt＝SOC0-Ec×Δl(5)
其中Δl为t时刻电动汽车行驶的距离，Ec为电动汽车耗电量；
电动汽车用户充电需求触发值SOCf:



式中：μ与σ分别为电动汽车用户需求触发值的电量分布的平均数与方差，x为一天中的具体时刻，Eev为电动汽车电池电量；
当剩余电量SOCt低于触发电量SOCf时产生充电需求：
SOCt<SOCf(7)
此时，第n辆电动汽车充电需求电量WEV，n为：
WEV，n＝SOCend-SOCt(8)
式(8)中SOCend为充电停止时的电量，SOCt为电动汽车剩余电量；
电动汽车充电站i的需求电量Ws，i：



其中ni为第i个充电站的充电车辆数，将一天划分为24个时间段；电动汽车到达充电站，产生充电需求后，需要的充电时间tc：
tc＝WEV，n/Pc(10)
其中Pc为充电功率，WEV，n为第n辆电动汽车充电需求电量；
充电结束时间td：
td＝tarr+tc(11)
其中tarr为电动汽车到达充电站的时间，tc为充电...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴志，李奥，顾伟，周苏洋，孙琦润，刘鹏翔，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32