[發明專利]一種考慮時空分布的電動汽車充電負荷預測方法

在審

• 申請號: 201710952465.0
• 申請日: 2017-10-13
• 公開（公告）號: CN107704963A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 姜曉慧;韓韜;戚艷;張磐;宋云翔;吳雪瓊;亢潔;徐瑋;黃素娟;張曉青;宋偉;謝琳
• 申請（專利權）人: 國電南瑞科技股份有限公司;國家電網公司;國網天津市電力公司;南京南瑞集團公司;國電南瑞南京控制系統有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林,姚蘭蘭

技術領域

本發明涉及一種考慮時空分布的電動汽車充電負荷預測方法，屬于電力電網技術領域。

背景技術

電動汽車作為一種低碳、清潔的交通工具，受到越來越多的關注。目前電動汽車的產業發展主要受到價格、續航里程、充電設施建設等因素的制約。同時，電動汽車充電負荷具有時間和空間上的隨機性、間歇性、波動性等不確定特點，給電網規劃、安全運行和優化調度帶來新的問題。

現有負荷預測技術在分析其對于配電網負荷的影響時通常只針對電動汽車充電負荷的時間變化特性。而少有考慮其空間分布規律，且多數預測方法未充分考慮交通流量這一影響因素。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明目的是提供一種考慮時空分布的電動汽車充電負荷預測方法，將交通預測理論用于模擬電動汽車的出行路線，實時更新電動汽車的車輛位置和荷電狀態，從而計算設定時間段內的各充電站的充電負荷。

為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：

本發明的一種考慮時空分布的電動汽車充電負荷預測方法，包括以下幾個步驟：

(1)根據當前各交通小區出行發生量和吸引量，采用增長系數法計算未來各交通小區出行發生量和吸引量；

(2)基于步驟(1)中預測的未來各交通小區的出行發生量和吸引量，結合當前各交通小區之間的出行量，采用交通分布預測模型計算預測時間點的各交通小區之間的出行量，即預測時間點的OD矩陣；

(3)通過最短路徑法將步驟(2)得到的所有交通小區之間的OD矩陣數據分配到路網的全部路段上面；計算出路網中所有出行路線上面的交通流量，以及全部路段的交通流量值；

(4)輸入電動汽車的原始數據，基于步驟(3)中計算得出的各路段交通流量值，采用蒙特卡洛法進行電動汽車出行路線模擬仿真，進而求取充電時電動汽車的充電負荷，最后生成未來設定時間段內各充電站的充電負荷曲線。

步驟(1)中，同時考慮地區人口、經濟增長和土地利用情況，采用增長系數法計算未來各交通小區出行發生量和吸引量。

步驟(2)中，采用的是弗雷特交通分布預測模型。

步驟(3)中，采用最短路徑法逐一計算步驟(2)中得到的OD矩陣點對之間的最短路線，并分配到出行路線的各路段，最后累加得出各路段的交通流量值。

步驟(3)，所述最短路徑法分配交通流量的具體方法如下：

(3-1)取步驟(2)中得出的OD矩陣中的一個點對，計算該點對之間的最短路線；

(3-2)取該點對的值，即當前點對之間的出行量，將其分配到(3-1)計算得出的最短路徑上；

(3-3)對所述最短路徑上的各路段分配當前點對之間的出行量，得出該點對影響下的各路段的交通流量值；

(3-4)判斷該點對是否是最后一個點對，如果是則輸出各路段交通流量值，交通分配過程結束；如果不是則取下一點對進入步驟(3-1)。

步驟(4)，所述原始數據包括電動汽車的車輛數、車輛類型、充電方式、電能損耗和路網流量。

步驟(4)，采用蒙特卡洛法進行電動汽車出行路線模擬仿真，具體方法如下：

(4-1)對于當前模擬的車輛，根據當前實際出行情況統計出行概率分布數據，隨機抽取出發時間、出發地點和起始SOC；

(4-2)計算當前模擬車輛的汽車位置和電量百分比；

(4-3)判斷步驟(4-2)中的電量百分比是否小于設定的閾值，如果是則基于步驟(3)得出各路段的交通流量值，采用最短路徑法尋找最近的充電站，否則正常行駛，轉入步驟(4-2)；

(4-4)計算需要充電的電動汽車的起始時刻和荷電狀態SOC；

(4-5)計算該電動汽車的充電負荷，并累加得到該充電站的負荷曲線；

(4-6)判斷是否是最后一輛模擬車輛，如果是仿真結束，否則進入步驟(4-1)。

本發明的一種考慮時空分布的電動汽車充電負荷預測方法，生成城市區域內各充電站在設定時間段內的充電負荷曲線，對電動汽車充電負荷進行時空特征分析，一方面有利于電動汽車充電站的經濟運行及能量管理，為城市基礎設施規劃建設提供參考依據；另一方面有利于電力系統最有潮流，電網經濟調度，對電力市場交易及發電機組最優組合研究等有著深遠的意義。本發明的電動汽車充電負荷預測方法通過收集交通數據，更加準確地描述其充電行為特性，且將網狀的城市交通形態作為路段交通流量值的載體，充分考慮充電負荷的空間特征。

附圖說明