[發明專利]一種電力-交通網絡流量引導方法

有效

• 申請號: 202110010984.1
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112838584B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 郭慶來;孫宏斌;盛裕杰;吳文傳
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/06;H02J50/00;H02J7/00;G06F30/20;G06F111/04;G06F113/04
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

本發明提出的一種電力?交通網絡流量引導方法，屬于電動汽車導航技術領域。該方法首先建立由目標函數和約束條件構成的最優電力?交通網絡流模型，求解得到各道路上充電車輛和非充電車輛對應的交通流；然后基于此結果建立由目標函數和約束條件構成的最優電力?交通流量引導模型，求解得到各道路上充電車輛和非充電車輛的通行費最優解，得到最優電力?交通流量引導方案。本發明綜合考慮電力網絡與交通網絡約束，能夠通過價格引導信號實現電力?交通運行性能的協同優化，減小發電成本與通行費用。

技術領域

本發明涉及一種電力-交通網絡流量引導方法，屬于電動汽車導航技術領域。

技術背景

電動汽車在節能減排、遏制氣候變暖以及保障石油供應安全等方面具有傳統汽車無法比擬的優勢，因此受到各國政府、汽車生產商以及能源企業的廣泛關注。在未來動態無線充電技術支持下的電氣化交通網絡下，電力網絡與交通網絡將通過移動的電動汽車在時空維度上緊密耦合。其中，網絡中的流量引導通常通過價格信號完成，其電價收取與擁堵收費涉及電力、交通、用戶多個利益主體。電網以發電最小為目標，給出電氣化交通網絡中的充電價格信號決策。交通網以平均通行時間最低為目標，給出電氣化交通網絡中擁堵費信號決策。而網絡中通行的海量汽車，則以個人出行費用最低為目標，其路徑選擇同時受擁堵情況與價格信號的影響。如何通過有效的三方協調，使電動汽車的行駛路徑與充電位置可以得到有效引導，同時改善交通網的擁堵狀況與電網的潮流分布，實現電力與交通兩個網絡的協同優化，是未來電氣化交通網絡亟需解決的問題。

一種已有的專利申請號為CN201910910606.1、發明名稱為“一種計及路-網-車的電動汽車充電引導方法”的中國專利申請，提出了一種計及路-網-車的電動汽車充電引導方法，該方法考慮不同種類電動汽車充電需求差異，建立電氣交通協同控制架構，制定充電站選擇與導航策略，通過分時分區電價對快充負荷進行引導。但該方法未考慮交通系統的優化目標，且未考慮交通系統價格信號的作用，未能實現電力-交通網絡的協同優化。

發明內容

本發明的目的是克服已有技術的不足之處，提出一種電力-交通網絡流量引導方法。本發明針對未來無線充電場景下的電氣化交通網絡中的交通流與潮流進行引導，該方法考慮了交通網絡與電力網絡的物理約束，旨在最小化電力網絡的發電成本與交通網絡的通行時間，求解最優電力-交通網絡流分布；同時以網絡凈收費最低為目標，求解對應的電氣化交通網絡通行價格，引導各類用戶的出行與充電選擇，使電力-交通網絡流達到最優分布。

本發明提出一種電力-交通網絡流量引導方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

1)建立最優電力-交通網絡流模型，該模型由目標函數和約束條件構成；具體步驟如下：

1-1)確定最優電力-交通網絡流模型的目標函數F^OPTF：

其中，代表電網總發電成本，為配電網中節點i的有功發電功率，E_N為配電網節點集，a_i、b_i分別為配電網中節點i的分布式發電成本系數，ρ為主網購電價格，為與配電網母線節點0連接的線路0m的購電功率，π₀為與配電網母線節點0相鄰的配電網節點集合，節點m為該集合的元素，上標l代表線路；

代表交通網絡通行總時間；ω為單位時間價值，t_a為道路a上的通行時間，x_a為道路a上的交通流，t_a(x_a)為道路阻抗函數；

1-2)確定最優電力-交通網絡流模型的約束條件；具體如下：

1-2-1)電力網絡約束；