[發(fā)明專利]基于EV車主意愿的電力交通耦合系統(tǒng)協(xié)調(diào)博弈調(diào)度方法

有效

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• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112487560B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 洪葉;張立東;張連花;楊彬;王小燁;江和和;朱曉奇;胡楠;周蘇洋
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司南通供電分公司
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/20;G06Q10/04;G06Q30/02;G06Q50/06;G06F111/04;G06F111/08
• 代理公司: 蘇州市港澄專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32304
• 代理人: 范佳晨

本發(fā)明提供了一種基于EV車主意愿的電力交通耦合系統(tǒng)協(xié)調(diào)博弈調(diào)度方法，包括：(1)：建立交通網(wǎng)絡(luò)的模型，包括基于圖論建立的交通網(wǎng)絡(luò)拓撲模型和EV車主充電行為模型；(2)：建立電力交通耦合網(wǎng)絡(luò)雙層協(xié)調(diào)博弈調(diào)度模型，上層電力網(wǎng)絡(luò)以配電成本最低為優(yōu)化目標(biāo)，考慮網(wǎng)絡(luò)約束建立優(yōu)化模型，下層交通網(wǎng)絡(luò)中各充電站以自身收益最大化為目標(biāo)，建立非合作博弈模型；(3)：求解雙層優(yōu)化模型，采用二階錐規(guī)劃方法求解上層電網(wǎng)最優(yōu)潮流問題，并通過潮流追蹤法獲取電網(wǎng)節(jié)點電價，針對下層交通網(wǎng)絡(luò)中充電站的非合作博弈問題，采用貪心算法求解，上下層子問題的優(yōu)化變量交替迭代，直至問題收斂，實現(xiàn)系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度和優(yōu)化運行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及基于EV車主意愿的電力交通耦合系統(tǒng)協(xié)調(diào)博弈調(diào)度方法。

背景技術(shù)

為了減少對即將枯竭的化石能源的依賴并降低溫室氣體的排放，交通運輸領(lǐng)域電氣化已經(jīng)得到各國的政策支持，成為近年來的研究熱點。2017年，英國政府宣布截至2040年將禁止銷售新的汽油車和柴油車。近年來，挪威是全球電動汽車(Electric vehicle,EV)普及率最高的國家，電動汽車占2019年第一季度新車銷量的48％。美國，特別是加利福尼亞州，正在積極制定激勵措施，以提升電動汽車的市場占比和促進對充電基礎(chǔ)設(shè)施的投資。一些亞洲國家，例如中國和日本，也設(shè)定了雄心勃勃的電動汽車市場份額目標(biāo)。

與傳統(tǒng)汽車相比，電動汽車具有更多樣化的能量來源，尤其是可再生能源發(fā)電，且其內(nèi)部的電氣化系統(tǒng)動作速度更快也更可控。此外，先進的通信技術(shù)(如5G蜂窩網(wǎng)絡(luò))，GPS設(shè)施和智能量測設(shè)施，使得交通網(wǎng)絡(luò)和EV車主之間的雙向數(shù)據(jù)交換成為可能。在此背景下，EV作為靈活的動態(tài)負荷和能源緩沖載體，正在加強電力網(wǎng)絡(luò)和交通網(wǎng)絡(luò)之間的耦合。大量的電動汽車的滲透可能會降低電網(wǎng)的穩(wěn)定性，但如果管理得當(dāng)，它們也能夠增加電網(wǎng)的靈活性并促進可再生能源消納。通過對EV采用高效合理的充電策略，電網(wǎng)和交通網(wǎng)絡(luò)有望實現(xiàn)優(yōu)良的合作，從而形成電網(wǎng)、交通網(wǎng)絡(luò)以及EV車主多贏的局面。

目前，各國學(xué)者已經(jīng)開展了針對EV的實用有效的充電策略的探索研究。其中，集中式策略能夠從系統(tǒng)層級做出調(diào)度策略，以協(xié)調(diào)所有EV的充電行為。盡管就全局最優(yōu)性和電網(wǎng)穩(wěn)定性而言，分布式策略不及集中式策略，但分布式策略確實保護了用戶隱私和權(quán)限，并且降低了計算和通信成本。

充電價格是影響充電站和EV用戶效益的最主要原因之一。根據(jù)文獻，近年來不少學(xué)者都開展了針對不同電價機制對配電系統(tǒng)穩(wěn)定性以及電氣化交通系統(tǒng)運行效率影響的研究，并逐步將目光投向了動態(tài)價格策略的制定，比如基于EV車主停留時間的計費方式，聯(lián)合調(diào)度電動汽車和儲能的定價方式，但總體來說，現(xiàn)有動態(tài)價格策略的研究一般研究對象較為理想，距離實際應(yīng)用距離尚遠。

在充電行為建模方面，已有部分研究考慮了技術(shù)、環(huán)境和經(jīng)濟因素。大體上看，主要是從運輸、車輛技術(shù)和電力系統(tǒng)三個角度研究影響電動汽車充電行為和駕駛方式的主要原因。也有研究綜合考慮充電服務(wù)費用、用戶等待的時間成本和電池壽命相關(guān)的成本等因素對EV車主充電決策的影響。此外，不同類型的EV用戶(如商業(yè)用戶和私人用戶)在不同的典型日(工作日和周末)，充電意愿都是有區(qū)別的。但是現(xiàn)有研究大多數(shù)都忽略了影響充電行為的各種因素，特別是在集中調(diào)度中，這些因素隨著EV車主的權(quán)限剝奪而被忽略。

電力網(wǎng)絡(luò)和交通網(wǎng)絡(luò)的耦合使得電動汽車相關(guān)的規(guī)劃和調(diào)度成為多利益主體問題，大多基于博弈理論來建模，通?？紤]為電力網(wǎng)絡(luò)和交通網(wǎng)絡(luò)之間，充電站之間，充電站和EV車主之間，采用啟發(fā)式或解析優(yōu)化的方法進行求解，協(xié)調(diào)電力網(wǎng)絡(luò)與交通網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟運行。

然而，上述研究很少同時考慮價格策略和電力交通網(wǎng)絡(luò)的耦合關(guān)系，這在一定程度上會導(dǎo)致較弱的實際可行性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種基于EV車主意愿的電力交通耦合系統(tǒng)協(xié)調(diào)博弈調(diào)度方法，利用非合作博弈方法平衡充電站之間收益和充電設(shè)施使用率，促進當(dāng)?shù)氐目稍偕茉聪{，從而推動電力交通耦合系統(tǒng)的和諧發(fā)展。