一种考虑线-网互动的电动汽车充电决策优化方法技术

一种考虑线

【技术实现步骤摘要】
一种考虑线
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网互动的电动汽车充电决策优化方法


[0001]本专利技术涉及一种优化方法，尤其是涉及一种考虑线
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网互动的电动汽车充电决策优化方法。

技术介绍

[0002]在我国碳中和、碳达峰的背景下，随着原油价格的大幅上涨以及人们越来越认识到化石燃料对环境造成的负面影响，促使电动汽车交通系统向更经济和更环保的目标推进已经是大势所趋。电动汽车(electricvehicle，EV)同时具备路网交通工具及电网用电负荷的双重特征，因此，对汽车驾驶、充电活动的合理控制就可以减少汽车充电拥堵,并提高电网的安全性。
[0003]浙江图盛输变电工程有限公司温州科技分公司,南京东博智慧能源研究院有限公司的“一种考虑源
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网
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桩的电动汽车充电决策优化策略”专利一文中从源
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网
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桩的角度提出了相应的充电决策优化策略，切实能够降低EV用户的充电成本，但是其未考虑到需求侧的个人偏好问题，未能充分的考虑到客观条件下可能影响到充电决策的因素。例如个人偏好、过往记录、出行计划等。
[0004]除此之外，电力系统保护与控制期刊第48卷第11期中收录了“计及需求响应的电动汽车充电站多时间尺度随机优化调度”一文，该文章从充电站本身源
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荷资源互补的角度入手，考虑多时间尺度协调配合进行充电的优化调度，最后以实例验证其功能的有效性。但是其中未考虑到路网结合生成的偏差，作为与充电站密切结合的路况问题并没有多加阐述，其并没有在考虑优化的同时有效的改善相关网络运行状态。
[0005]在人工智能、物联网、云计算等现代信息系统的支撑下,用户与耦合网络双方已经能够进行数据的即时互动:一方面,用户能够借助充电管理软件即时掌握充电桩的占用状况和充电价格,并根据地图软件及时掌握通往各充电桩的行车距离、时间和行程中交通状况,再综合二者的信息数据做出充电方案；另外,耦合网运行状况也可成为设定充电服务费的参考依据,以扩大峰谷时段的充电服务费差异,并指引更多EV用户在谷时间段内进行充电,从而改善耦合网的运行状况。

技术实现思路

[0006]本专利技术提出一种考虑线
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网互动的电动汽车充电决策优化方法，在合理调控充电负荷的同时改善耦合网络运行状态，包括基于分层图论的耦合网络模型及网络权重计算方法，量化分析充电负荷接入对耦合网络的影响；以及提出基于实时更新充电服务费的电动汽车充电决策优化模型，在最小化EV用户充电成本的同时优化耦合网络整体运行状态，其技术方案如下
[0007]一种考虑线
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网互动的电动汽车充电决策优化方法，包括如下步骤：
[0008]步骤1：建立基于分层图论的交通
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电网耦合网络模型；
[0009]步骤2：设立路网节点权重模型；
[0010]步骤3：设立电网节点权重计算模型；
[0011]步骤4：建立基于耦合网络运行状态的充电服务定价框架；
[0012]步骤5：建立基于充电服务费的充电决策优化模型；
[0013]步骤6：利用上述模型，根据EV出行计划、历史充电费用信息，以及个人EV使用偏好得到最优充电策略。
[0014]有益效果
[0015]1)优化方法中步骤(2)
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步骤(3)中通过计算路网节点权重与电网节点权重,并建立两者之间的耦合关系可以有效改善EV充电负载接入后对耦合网效果的影响。
[0016]2)优化方法中步骤(5)
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步骤(6)中在建立最优模型与最优充电策略的过程中考虑了EV出行计划、历史充电费用信息、个人偏好等的同时结合路网系统的情况生成充电策略。合理引导了充电负载分流,进一步优化了耦合网络系统的工作状况,这样也会减少耦合网络系统的均衡权重并及时缓解了充电拥堵。
附图说明
[0017]图1为基于分层图论的交通
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电网耦合网络模型；
[0018]其中，为了分析复杂多变的路网、电网运行状态及二者交互影响情况，引入分层图论来描述路网和电网的耦合关系，图中为具体的路电网耦合分层图例。
[0019]图2为耦合网络实时充电服务费制定框架；
[0020]其中，图2表示在大数据、物联网、云计算等技术的支撑下，用户和耦合网络之间已经可以实现信息的实时交互：一方面，用户可以通过充电软件实时获取充电桩占用情况及充电费用，并结合地图软件获得前往该充电桩的行驶距离、时长及路途中交通拥堵情况，综合二者信息进行充电决策；另一方面，耦合网络运行状态可以作为制定充电服务费的依据，以增大峰谷时期的充电费用差，引导更多EV用户在谷时段进行充电，改善耦合网络的运行状况。耦合网络运行状况、实时充电服务费及EV充电负荷构成闭环反馈
[0021]图3为交通
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电网耦合网络及充电站分布；
[0022]图3为算例部分实例中所选城市的路电耦合模型，表示路网和电网的耦合情况，以及在路网中充电桩的分布。
[0023]图4为优化前后各时间段EV充电成本平均值；
[0024]其中优化前后各电动汽车均采用式(12)—(16)所提模型，综合耦合网络的交通状况、时间成本及充电费用等因素进行充电决策。每2h为一组，计算优化前后各时段EV总充电成本平均值。
[0025]图5为各充电站优化前后充电负荷曲线；
[0026]优化前由于充电服务费不受耦合网络权重的影响，EV用户充电成本的增加主要来自于通行时间和排队时间的延长，使得聚合充电负荷曲线呈现双峰特性，与EV出行规律基本保持一致；而优化后充电拥堵时段所对应耦合网络权重升高，充电服务费与排队时间的同时提升导致用户充电成本函数大幅增长，因此部分EV选择提前充电时间，将充电负荷转移到耦合网络权重及充电服务费较低的时段，合理降低充电费用。
[0027]图6为各充电站充电服务费；
[0028]其中图6中价格数据与图5(b)中优化后的聚合充电功率对应。实时充电服务费主
要受耦合网络的路网、电网权重影响。
[0029]图7为耦合网络权重平均值变化曲线；
[0030]图7为基于所得EV聚合充电负荷计算优化前后耦合网络整体的权重变化情况。可以看出优化后耦合网络整体权重的均值及方差均减小，即所提充电决策优化方法能够减轻大量聚合充电功率接入对耦合网络的影响。
[0031]图8为优化前后平均排队时间。
[0032]其中，图8计算优化前后各充电站的平均排队时间变化情况。排队时间取决于排队车辆总数及最快结束充电进程的EV剩余充电时间。
具体实施方式
[0033]道路交通网络和汽车供电网络之间具有双向的耦合联系,二者工作彼此影响。当交通状态发生改变时，EV车主可以改变车辆的行驶方向和充电方案，使充电负荷接入电网的时空分布特性及电网运行状况相应改变。电网能够采取充电时间诱导、影响充电效率等手段影响EV的交通、充电工作情况本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
index)表示；加入交通拥堵等级系数来描述实时路况，由地图软件中的实时路况感知功能和24h路况预测功能可知各时间各路段的拥堵情况，分为畅通、缓行、拥挤和严重拥堵4个等级，将其与TTI和t0相乘可得各时段的路网边权重计算方法，如式(4)所示：式中：w
i,j,t
为t时刻道路ij间的平均通行时间；为道路ij间的零流通行时间，由道路等级、道路长度、限制最大车速等因素决定；γ
i,j,t
为t时刻道路ij间的拥堵等级系数，I
t
为t时刻的TTI；定义路网节点i在t时刻的路网节点权重,计算方法为：式中：j为与i直接相连的路网节点；J为与i直接相连的路网节点个数。4.根据权利要求3所述的一种考虑线
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网互动的电动汽车充电决策优化方法，其特征为：所述步骤2进一步包括如下内容：由于所选的区域边界上的结点不仅仅连通内部道路,可以同时与所选的外围道路连通，仅计算内部路径的平均路网权重作为该节点权重容易产生误差，需要对节点路网权重进行适当修正计算，使其同时包含外部路径的交通状况以减少计算误差，如式(6)所示：式中：J
ex
为区域边界节点i所连接的外部道路总数；为t时刻网络外部道路ij间权重，若节点为内部节点，不连接外部道路，则5.根据权利要求1所述的一种考虑线
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网互动的电动汽车充电决策优化方法，其特征为：所述步骤3进一步包括如下内容：配网中潮流平衡公式如式(7)所示：式中：为节点g在t时刻的充电功率；和为节点注入有功、无功功率；和为节点除EV充电功率以外的负荷有功、无功功率；U
g,t
为节点电压；G
g,h
为节点g和h间电导；B
g,h
为节点间电纳；θ
g,h
为节点间相角差；由于在该设计方法中并未为节点配置无功补偿系统,仅考虑电动汽车对充电设备所产生的有功效率影响，即令ΔQ＝0。6.根据权利要求5所述的一种考虑线
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网互动的电动汽车充电决策优化方法，其特征为：所述步骤3进一步包括如下内容：以ΔU的大小判定充电负荷接入对配电网的影响程度，当某时刻负荷功率已知时，计算出相应的ΔU矩阵，定义t时刻电网节点g的电网权重计算方法为：
式中：λ
G
为电网权重量纲系数；ΔU
g,t
为t时刻电网节点g的电压变化量。7.根据权利要求1所述的一种考虑线
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网互动的电动汽车充电决策优化方法，其特征为：所述步骤4进一步包括如下内容：由于设定的充电桩价格无权变更为电费,每个充电站的实时充电服务费由基础服务费和耦合网络权重构成，如式(9)所示：式中：c
s,t
为充电站s在t时刻的实时充电服务费；为充电站s在t时刻的基础服务费；为耦合网络权重的量纲系数；充电服务费服从式(10)(11)的约束条件；为耦合网络权重的量纲系数；充电服务费服从式(10)(11)的约束条件；式中：T为充电站受控制的总时长；为充电服务费下限；为充电服务费上限；约束(10)表示充电站参加调整...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志伟，吕项羽，杜秋实，王佳蕊，王永利，崔昌涛，寇战成，杜泊锌，冷俊，李德鑫，易荣庆，常学飞，孟祥东，张家郡，刘畅，王伟，庄冠群，陈璟毅，张海锋，高松，孟涛，张懿夫，
申请(专利权)人：华北电力大学国网吉林省电力有限公司电力科学研究院国网吉林电动汽车服务有限公司吉林省电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：