[发明专利]考虑配网潮流约束的高速公路快速充电站启发式规划方法

权利要求书

1.一种考虑配网潮流约束的高速公路快速充电站启发式规划方法，其特征在于，包括电动汽车充电点的时空分布预测，确定快速充电站的服务半径和确定候选地址的充电需求，从而得到电动汽车快速充电站的规划方案；具体步骤如下：

步骤一：电动汽车充电点的时空分布预测：确定高速公路中每辆电动汽车需要充电的位置和时间；每个位置即为一个快速充电站的候选站址，快速充电站的候选站址的集合即为快速充电站的候选站址空间；

步骤二：根据步骤一电动汽车充电点的时空分布预测结果，利用中心极限定理确定快速充电站的服务半径SR；

步骤三：根据步骤一确定的快速充电站的候选站址空间和步骤二确定的快速充电站的服务半径SR，利用共享型最近邻居聚类算法确定每个候选站址的充电需求；最后确定快速充电站的候选站址空间中所有候选站址按照充电需求由大到小排序的队列CD；

步骤四：确定快速充电站的规划方案：根据以上步骤确定的电动汽车需要充电的位置和时间，快速充电站的服务半径SR和候选站址充电需求的排序队列CD，按照启发式规则考虑配网潮流约束确定最终的快速充电站的站址和容量，从而得到快速充电站的规划方案，具体步骤如下所示：

步骤4-1：取i＝1；

步骤4-2：根据步骤三得到的队列CD，取CD(i)为第一个候选站址；

步骤4-3：相邻电动汽车快速充电站之间的距离满足公式(1)；依次搜寻队列CD中满足公式(1)的候选站址，从而确定一组候选站址方案。

SR≤D_nei≤2*SR(1)

式(1)中，D_nei是两个相邻电动汽车快速充电站之间的距离；

步骤4-4：利用步骤一得到的电动汽车需要充电的位置和时间和步骤4-3得到的候选站址方案，利用定容模型，确定所述候选站址方案中每个候选快速充电站的容量，从而确定充电机个数；

所述定容模型的优化目标是充电机成本和等待成本之和最小，确定快速充电站的充电机台数，所述定容模型如公式(2)和公式(3)所示：

min z＝C_sc+C_wL_s(2)

s.t.W_s≤t_w(3)

式(2)和式(3)中，

z是总成本；

C_w是每个电动汽车用户单位时间的时间成本；

C_s是一个充电机的每一小时的投资成本，其中，V₀是一个充电机的一次性购买成本；i_r是利率；p是一个充电机的使用寿命；

L_s平均等待队长，W_s是平均等待时间，并按照快速充电站服务系统满足排队论M/M/S模型，确定平均等待队长L_s和平均等待时间W_s；

t_w是一个时间常数，t_w为10到40min；

至此得到一快速充电站的候选规划方案；

步骤4-5：判断该快速充电站的候选规划方案是否满足配网潮流约束，

如果满足潮流约束，则将该快速充电站的候选规划方案定为快速充电站的规划方案，

如果不满足潮流约束，且i≤n，则i＝i+1，返回步骤4-2，直至满足满足潮流约束为止；

如果不满足潮流约束且i＞n，则配网需要升级改造。

2.根据权利要求1所述考虑配网潮流约束的高速公路快速充电站启发式规划方法，其特征在于，考虑的配网潮流约束包括潮流等式约束、电压约束和线路电流约束；

潮流等式约束：

$\begin{array}{cc}{\stackrel{\·}{U}}_i\underset{j=1}{\overset{n_k}{\mathrm{\Σ}}}\stackrel{*}{Y_{ij}}\stackrel{*}{U_j}=P_i+Q_i& i\∈n_k\end{array}---\left(4\right)$

式(4)中，n_k是配网节点数，是节点i的电压向量，P_i和Q_i分别是节点i注入的有功功率和无功功率，是配网络节点导纳矩阵元素Y_ji的共轭复数；

电压约束：

V_k,min<V_k<V_k,max k∈n_k(5)

式(5)中，V_k是节点k的电压，V_k,max和V_k,min分别是节点k所允许的最小电压和最大电压；

线路电流约束：

I_l≤I_l,max l∈n_l(6)

式(6)中，I_l为线路l的电流，I_l,max是线路l所允许的最大电流值。