[發(fā)明專利]一種電網(wǎng)和交通網(wǎng)協(xié)同環(huán)境下的電動(dòng)汽車充電方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710159464.0
• 申請(qǐng)日: 2017-03-17
• 公開（公告）號(hào): CN106965688A
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳英俊;江星洵;梁欣怡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): B60L11/18
• 分類號(hào): B60L11/18
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司32200
• 代理人: 徐瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)和交通網(wǎng)協(xié)同環(huán)境下的電動(dòng)汽車充電方法，屬于電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

預(yù)計(jì)2015以后，我國(guó)電動(dòng)汽車保有量將達(dá)到266萬輛，甚至更多。如果每輛電動(dòng)汽車的功率按照20進(jìn)行計(jì)算，那么，總?cè)萘恐辽賹⑦_(dá)6.32x107kW，而且，其預(yù)測(cè)值能有上升趨勢(shì)。由此可看出，電動(dòng)汽車在未來大規(guī)模接入配電網(wǎng)后，其對(duì)電網(wǎng)的總負(fù)荷需求將十分龐大，可能對(duì)現(xiàn)有的電網(wǎng)運(yùn)行，有巨大沖擊。加之其充放電負(fù)荷分布在時(shí)間和空間上的隨機(jī)性，與V2G技術(shù)的興趣，將會(huì)導(dǎo)致某一時(shí)間段的電網(wǎng)負(fù)荷急劇増加，裝機(jī)容量急劇增大，一些原有的輸配電網(wǎng)絡(luò)必須增容增量才能滿足新増能量的需求。因此，詳細(xì)分析電動(dòng)汽車的電能需求及其負(fù)荷的分布特性，對(duì)未來城市的負(fù)荷預(yù)測(cè)、電力輸送、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃等各個(gè)方面都具有重要的意義。

對(duì)電汽車電能的研究方案，一般采用集中式優(yōu)化方案，即將電動(dòng)汽車群、電網(wǎng)、交通網(wǎng)堪稱一個(gè)統(tǒng)一運(yùn)行的整體，由同一個(gè)控制中心進(jìn)行。但是，這一假設(shè)顯然與交通系統(tǒng)、電力網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行實(shí)際不相符合。事實(shí)上，電動(dòng)汽車、交通系統(tǒng)、電力網(wǎng)絡(luò)，是三個(gè)不同的部分，其運(yùn)行方式受到三個(gè)不同的控制中心的作用，電動(dòng)汽車由人，交通網(wǎng)絡(luò)由交通部門，電力網(wǎng)絡(luò)由電力部門控制。

而當(dāng)電動(dòng)汽車成為主要交通工具后，對(duì)電動(dòng)汽車車主和電力系統(tǒng)及交通網(wǎng)產(chǎn)生了新的問題。一方面，各電動(dòng)汽車車主會(huì)分布式地考慮，如何選擇一個(gè)最優(yōu)充電路徑，使出行用錢或充電時(shí)間最短；另一方面，電力系統(tǒng)和交通網(wǎng)需要避免電動(dòng)汽車大量集中在某一個(gè)充電站和某一段道路上，以避免一系列電氣問題及交通網(wǎng)擁堵問題。

為了解決以上問題，需要在設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車充電路徑時(shí)，由各輛電動(dòng)汽車分別決策，即采用分布式協(xié)調(diào)協(xié)同的方法，建立“配電網(wǎng)-電動(dòng)汽車-交通網(wǎng)”融合系統(tǒng)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電網(wǎng)和交通網(wǎng)協(xié)同環(huán)境下的電動(dòng)汽車充電方法，解決現(xiàn)有的電動(dòng)汽車充電方法一般采用集中式優(yōu)化方案，無法實(shí)現(xiàn)分布式控制，無法選擇一個(gè)最優(yōu)充電路徑的同時(shí)使得電力系統(tǒng)和交通網(wǎng)避免一系列電氣問題及交通網(wǎng)擁堵，做到準(zhǔn)確控制和決策的問題。

本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題：

一種電網(wǎng)和交通網(wǎng)協(xié)同環(huán)境下的電動(dòng)汽車充電方法，包括以下步驟：

步驟1、輸入電動(dòng)汽車數(shù)據(jù)、交通網(wǎng)車流量數(shù)據(jù)、配電網(wǎng)數(shù)據(jù)、電價(jià)信息；

步驟2、根據(jù)輸入的電動(dòng)汽車數(shù)據(jù)中電動(dòng)汽車的每公里平均能耗和初始儲(chǔ)能，建立電動(dòng)汽車的可行駛里程模型；

步驟3、根據(jù)步驟2中所建立可行駛里程模型，結(jié)合地理信息計(jì)算電動(dòng)汽車當(dāng)前位置到目的地的最短行程和目的地與其距離最近充電站的最短行程，并判斷電動(dòng)汽車是否需要充電；

步驟4、遍歷電動(dòng)汽車前往任意充電站再到目的地的全部行駛路徑，根據(jù)計(jì)算各行駛路徑的經(jīng)濟(jì)成本或充電耗時(shí)，或根據(jù)平均經(jīng)濟(jì)成本和平均充電耗時(shí)建立目標(biāo)函數(shù)所求得的最優(yōu)解，選擇電動(dòng)汽車充電行駛路徑；

步驟5、以交通網(wǎng)各路段宏觀靜流量臨界車輛數(shù)為約束條件，建立交通網(wǎng)車流量?jī)?yōu)化模型，及根據(jù)所建立的交通網(wǎng)車流量?jī)?yōu)化模型對(duì)步驟4所選擇的電動(dòng)汽車充電行駛路徑進(jìn)行約束；

步驟6、根據(jù)配電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)容量約束及電網(wǎng)運(yùn)行損耗，建立配電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化模型，及根據(jù)所建立的配電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化模型以電網(wǎng)運(yùn)行損耗最小為目標(biāo)對(duì)步驟4所選擇的電動(dòng)汽車充電行駛路徑進(jìn)行約束；

步驟7、根據(jù)步驟4所選擇電動(dòng)汽車充電行駛路徑和步驟5、步驟6中對(duì)電動(dòng)汽車的充電行駛路徑的約束，對(duì)電動(dòng)汽車的充電行駛路徑進(jìn)行三目標(biāo)最優(yōu)化處理，獲得最終電動(dòng)汽車充電行駛路徑。

進(jìn)一步地，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟2建立電動(dòng)汽車的可行駛里程模型具體為：

其中，為電動(dòng)汽車的可行駛里程；為電動(dòng)汽車的初始儲(chǔ)能；為電動(dòng)汽車的每公里平均能耗。

進(jìn)一步地，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟4計(jì)算各行駛路徑的經(jīng)濟(jì)成本采用公式：

其中，和表示電動(dòng)汽車i的容量、初始儲(chǔ)能和每公里平均能耗，為電動(dòng)汽車i到充電站j的行駛路程，為充電站j到目的地的行駛路程，C_ave為標(biāo)準(zhǔn)電價(jià)，C^jt為充電站j在時(shí)刻t時(shí)的實(shí)時(shí)電價(jià)。

進(jìn)一步地，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟5中約束條件為：交通網(wǎng)各路段的小時(shí)交通量之和小于重點(diǎn)區(qū)域凈車公里數(shù)STD到達(dá)最大值時(shí)的網(wǎng)絡(luò)宏觀凈流量。