[发明专利]一种电动汽车充电站规划方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及采暖系统领域，具体涉及一种电动汽车充电站规划方法及装置。

背景技术

电动汽车因为在解决资源紧缺问题和环境污染问题中具有不可比拟的优势，得到了社会各界广泛的关注。国家政策导向也日益明显，电动汽车正得到大力推广。但是由于续航里程的限制，电动汽车不能满足长时间、远距离的行驶要求，推广受到了阻力。因此大规模推广电动汽车必须以合理的充电基础设施建设作为前提。

目前，国内外已有众多学者对电动汽车充电站优化规划问题进行了研究，建立了很多典型数学模型，包括系统网损和投资成本之和最小、充电站截获的交通流量最大为目标的多目标优化模型。有人结合电动汽车充电设施规划每个阶段的特点提出了充电方式的选择优化模型以及充电设施规划的原则、流程和模型和电动汽车充电站规划中的两阶段模型，第一阶段采用聚类分析法，将区域的路况信息转化为充电需求集群；第二阶段利用优化算法，在考虑一定的约束和资金因素等条件下进行电动汽车充电站的选址工作。在此基础上，考虑充电站运行效益分析和负荷特性预测，以居民负荷的分布情况模拟电动汽车的数量，以投运至目标年最大化充电站运营收益作为目标函数来进行充电站的选址规划，基于排队论的充电设施配置模型，并分析了不同充电设施对电网负荷率的影响。综合电动汽车的运行机制和动力电池的功率变化特性构建了电动汽车充电站的定容模型，确定了在功率工况下的充电机制。除了建立模型之外，有人提出了一种新的辐射状约束，保证可行解对应的规划方案均为辐射状网络，对实际充电站布点优化和相应配电网升级改造具有一定的指导意义；还有学者采用加权Voronoi图法对充电站进行选址定容，并考虑了充电站的社会效益，为充电站的经济性研究提供了重要依据。

电动汽车作为一个交通工具，是城市路网的参与者，城市路网会影响电动汽车能否满足用户的出行需求，即能否顺利到达既定目的地；电动汽车也是一个充放电设施，是配电网的参与者，配电网会受到电动汽车的充放电特性影响。因此，电动汽车充电站的规划需要综合考虑城市路网和配电网。在能源互联网的背景下，综合城市路网和配电网的电动汽车充电站规划，对于能源互联网的构建与综合发展具有十分重要的意义。

发明内容

针对上述需求，本发明提出一种电动汽车充电站规划方法及装置，构造了综合考虑城市路网和配电网可靠性的约束条件及目标函数，采用博弈论确定电动汽车的行驶路径，结合充电站投入产出效益提供充电站规划的优选方案。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种电动汽车充电站规划方法，所述方法包括：

分别构建电动汽车用户方与充电站投资运营方的目标函数及约束条件；

对车流进行模拟，获得电动汽车的行驶路径；

确定所述目标函数的最优解。

优选的，以电动汽车放电阶段配电网可靠性最大化作为所述电动汽车用户方的目标函数，其表达式为：

maxE₁＝E_dn (1)

上式中，E₁为电动汽车放电量，E_dn为整个区域配电网的缺供电量；其中，

上式中，E_dn,u表示负荷区域节点u的缺供电量；p_j表示元件j发生故障时相应自动开关装置的可靠动作率；λ_j表示元件j的年平均破坏性故障率；t_ju表示元件j发生故障时造成负荷区域节点u的停电时间；L_ju表示元件j故障时造成负荷区域节点u的平均停电负荷；I(u)表示负荷区域内所有节点的集合，当发生故障时，引起负荷区域节点u的持续停电。

优选的，以充电站综合效益最大化作为所述充电站投资运营方的目标函数，其表达式为：

maxB＝-P_sc+P_so+P_sr(4)

上式中，B为充电站收益与用户成本的综合年费用，P_sc为充电站建设成本的年费用，P_so为充电站运营收益的年费用，P_sr为充电站退出运行时残值的年费用。

进一步地，通过式(5)确定所述充电站建设成本年费用：

上式中，m_j为充电站j的充电机配置数量，a为充电机的单价，b_j为充电站j的固定投资费用，r为折现率，z为运行年限；

通过式(6)确定所述充电站运营收益年费用：