[發明專利]基于列生成框架的純電動公交車充電功率分配及優化方法

有效

• 申請號: 202010617835.7
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111845426B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 劉鍇;高虹;李成;彭新潮;李曉菲
• 申請（專利權）人: 大連理工大學;交通運輸部科學研究院
• 主分類號: B60L53/64
• 分類號: B60L53/64;H02J3/32
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 隋秀文;溫福雪

本發明涉及一種基于列生成框架的純電動公交車充電功率分配及優化方法，在綜合考慮不同時段電價波動性、電動公交車輛的電量需求，運營時刻，充電連續性充電槍的個數，充電站的總功率等一系列限制條件下，以充電站日充電費用最小為最優目標，構建基于列生成框架的電動公交車充電功率分配策略及優化模型。主問題中明確考慮了充電站的資源限制，子問題中考慮了電動公交的運營需求、充電需求、充電功率的連續性控制。該模型計算效率極高，能夠針對大規模電動公交車的運營方案快速制定相應的最優充電策略，在滿足電動公交車充電需求的同時，兼顧不同時期的動態電價和系統運營資源限制等客觀條件，旨在為充電站的充電運營管理策略提供科學依據。

技術領域

本發明屬于城市公共交通運營管理的技術領域，涉及到電動公交充電功率策略以及電力系統、ITS智能交通系統和運籌學算法優化的領域，特別涉及到線性整數規劃、列生成算法的優化，具體為基于列生成框架的純電動公交車充電功率分配及優化方法。

背景技術

電動公交車作為一種新能源公共交通工具，對于節能減排，提高城市電能利用率等具有重要作用。近年來，伴隨著電動公交車的快速發展，一系列運營管理問題也日益凸顯。首先，由于目前的充電策略沒有針對不同時段內工業用電費用的差異制定相應的充電策略，降低了公交車系統整體的經濟性。其次，由于缺乏全局的統籌優化，目前的充電策略僅基于簡單的規則，在以有限的充電設施同時服務多條公交線路的公交車時，無法充分協調各電動公交車的運營方案，嚴重影響了充電策略的高效性。目前對于電動公交的充電管理缺乏系統性，整體性，運營成本較高。

目前，與電動公交充電優化相關的研究取得了一定進展。Rogge M等人在文獻[Rogge M,Evelien V D H,Larsen A,et al.Electric bus fleet size and mix problemwith optimization of charging infrastructure[J].Applied Energy,2018,211(FEB.1):282-295.]中解決了一個包含電動公交車隊規模和充電基礎設施優化的混合問題，旨在最小化電動汽車車隊的總成本。李斌，劉暢等人在[李斌,劉暢,陳慧妙,等.基于混合整數規劃的電動公交車快速充電站有序充電策略[J].電網技術,2016,40(9):2623-2629.]的研究中以電動公交車快速充電站充電成本最小化為目標建立了電動公交車有序充電的混合整數線性規劃模型，并調用CPLEX優化工具求解。李長留在[李長留.電動公交充電站優化充電策略研究[D].2018]搭建了一個以電動公交快速充電站充電費用最小化為目標的純電動公交充電站充電模型，采用遺傳算法進行優化，最后給出電動公交充電電流、充電時間、充電電量的充電方案。但是，通過文獻和專利檢索可以發現，現有研究主要存在三個問題：一是充電成本的計算較多從宏觀出發，忽略了不同時段電價的波動性對于充電成本的影響。二是充電模型建模較為復雜，求解模型時間較長，對于現實大規模的充電問題實用性差。三是采用啟發式算法求解充電策略，解決方案的不能得到最優解。

發明內容

基于上述電動公交車充電功率分配優化方法的不足之處，本發明提供基于列生成框架的純電動公交車充電功率分配及優化方法，從更微觀的角度主要以電動公交運營班次、充電站容量為已知條件求解每一輛被服務的電動公交車的充電策略以達到滿足運營需求且降低整體的充電成本的目的；分時段電價、運營時間的約束對于電動公交車充電時序、充電功率大小的影響是本發明重點考慮的因素。

本發明解決了大規模純電動公交車的充電問題。在已知電動公交車的運營時間和充電站容量為所服務的電動公交車制定充電策略以降低充電成本。基于列生成的框架模型中，主問題考慮了充電站的資源限制，子問題考慮了車輛運營時間的限制、充電電量的需求和充電連續性控制。

本發明的技術方案：

基于列生成框架的純電動公交車充電功率分配及優化方法，步驟如下：

步驟(1)、參數定義

I:某充電站所服務的電動公交車輛數集合，I＝{1,2,…,i}；