[發明專利]一種基于微觀交通仿真的電動汽車換電站與電網互動方法及系統

有效

• 申請號: 202110593336.3
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113326594B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 董亮;倪喜軍;夏濤;寧佳;張東東;曾艾東
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06F111/02;G06F113/04
• 代理公司: 南京泰普專利代理事務所(普通合伙) 32360
• 代理人: 張帆

本發明提出了一種基于微觀交通仿真的電動汽車換電站與電網互動方法及系統，該系統中包括：配電模塊、微觀交通模擬模塊、電動汽車換電站運行商模擬模塊和電動汽車換電策略模擬模塊。通過提供的基于微觀交通仿真的電動汽車換電站與電網互動仿真軟件架構，在具備換電站與電網互動特性的高精度仿真能力下，能夠為換電站選址、電池和換電車位數量優化、換電站參與輔助服務的充放電調度策略、換電服務誘導信息發布策略、電池配送車輛調度、電動汽車換電目的地及路徑選擇等多方面研究提供模擬和驗證環境。本發明能夠有效利用現有成熟的專業交通仿真軟件，降低仿真系統的整體構建難度。

技術領域

本發明涉及一種基于微觀交通仿真的電動汽車換電站與電網互動方法及系統，特別是涉及電力系統仿真模擬技術領域。

背景技術

化石能源的大量開采和消耗造成的能源短缺和環境不斷惡化，已越來越成為世界范圍內廣受關注的問題。新能源汽車技術被認為是有望解決未來化石燃料短缺問題的有效手段，得到了快速發展。

然而相對于燃油汽車便捷的加油方式和成熟的燃油配送和存儲技術，電動汽車的補能方式一直有待于研究并進一步提升。早在2007年以色列的Betterplace公司就提出了電動汽車換電的概念并建立世界上第一座電動汽車換電站，此后2009年我國國家電網公司推出“換電為主、插電為輔、集中充電、統一配送”的運營模式，但由于電池產權歸屬不明確、接口標準不統一、多方利益不平衡等問題，2013年國網公司放棄電動汽車的換電模式，換電模式也一度退出大眾的視野。近年來，隨著蔚來汽車在面向消費者、北汽新能源在面向出租車網約車等換電模式初見成效，同時充電技術的緩慢發展也在不斷制約著新能源汽車的推廣步伐，換電模式又得以被重新重視起來。

相對于電動汽車的充電模式，其換電模式最大的優勢在于速度。以特斯拉Model?S75D為例，其使用超級充電樁也需要80分鐘才能完全充滿。而蔚來汽車推出的全自動換電站，僅需3分鐘就能完成一輛車的全部換電操作，即使考慮排隊等候等額外時間，換電模式相對充電在速度上的優越性，也是顯而易見的。

換電模式還有一個優勢在于降低了電動汽車與電網互動過程中的時空耦合性，相對于充電站而言，換電站更易于參與有序充電和電網互動，從而實現削峰填谷、調頻、備用等輔助服務功能。

當然換電模式也有其自身的問題。不同于在居民小區和工作單位的停車位上建造的充電樁，換電站必須同時兼顧電力網絡和交通網絡的運行特性，其涉及站點選址、電池組定量、換電網絡設計等問題的規劃方案制定及其評估是技術難點。

為了更好的研究不同情況下電動汽車換電站對電力系統的影響，需要對其電網互動特性進行模擬。現有對電動汽車換電站的研究主要關注在換電站電力負荷預測、電池組需求規劃、換電站調度策略等方面，鮮有對電動汽車換電站與電網互動特性的模擬仿真方法的研究。且現有研究中大都采用基于概率統計模型來模擬電動汽車用戶行為的分析方法，一方面由于我國缺乏電動汽車用戶行為的統計數據，所以現有研究中常常采用國外早期的統計數據（如美國交通部2009年的美國家庭旅游調查報告），既忽略了報告中所用數據年份至今電動汽車行業的發展，又忽視了我國與國外之間存在的國情差異；另一方面，基于概率統計分布的模型過于宏觀，難以描述不同城市、不同交通狀況，以及換電站的不同地理布局等情況下變電站與電網互動特征的區別。

以單個車輛為基本單元的微觀交通仿真，能夠較為真實的反映車輛在道路上的跟車、超車及車道變換等微觀行為，比較適合用來研究電動汽車與電網交互行為。現有基于微觀交通仿真的電動汽車相關研究，主要還是集中于充電模式，由于充電站和換電站在運營方式和與電網互動模式方面存在著不同，其研究成果無法直接應用于換電站。此外，交通仿真本身是一個非常專業的領域，現有基于交通仿真的電動汽車相關研究做了大量簡化，導致分析結果的準確性大大降低。

發明內容

發明目的：提出一種基于微觀交通仿真的電動汽車換電站與電網互動方法及系統，以解決現有技術存在的上述問題。