[发明专利]车-路-网模式下电动汽车充电负荷时空预测方法

权利要求书

1.一种车-路-网模式下电动汽车充电负荷时空预测方法，包括以下步骤：

步骤一：构建交通网络模型，包括：

步骤1-1：表征网络拓扑结构，以G(V,E)代表道路网络拓扑图，其中：V是{1,2...n}为路网系统中的道路交叉节点集合，E是路网系统中的道路；所有道路均为双行道，道路权值的邻接矩阵为D，用于描述各路段长度以及节点连接关系；邻接矩阵D中元素d_ij的赋值规则如(1)式所示：

其中l_ij是节点i和节点j之间的道路长度；inf表示节点不直接连通；因此矩阵D可以用(2)式表示：

利用Floyd最短路径算法，即可获取道路各节点间的最短行驶路径；

步骤1-2：建立速度-流量实用模型；

利用如式(3)所示的速度-车流量实用模型计算t时刻道路{i₂,j₂}上车辆的行驶速度v：

式(3)中，表示道路{i₂,j₂}在车流密度为0时的行驶速度；为道路{i₂,j₂}的通行能力，为t时刻当前道路汽车数量；与的比值为当前道路饱和度；a,b,n为不同道路等级下的自适应系数，将道路{i₂,j₂}分为主干道和次干道，对主干道，a,b,n分别取值1.726、3.15和3；对次干道，a,b,n分别取值2.076、2.870和3；

步骤1-3：划分功能区域；

将城市区域按照功能定位与基本负荷特征划分为居民区、商业区和工作区，各区域均包含若干交通节点和配电网节点；

步骤二：获取电动汽车参数，包括基本固定参数和状态参数；

步骤2-1：按出行特点将电动汽车分为三种类型，包括计程车、上班用私家车和其他功能用车，所述其他功能用车至少包括非工作用私家车、商务车和小型货物用车；

步骤2-2：获取电动汽车基本固定参数，包括厂商、型号、电池种类、电池容量Cap和每公里的耗电量ΔCap；

步骤2-3：获取区域内三种类型电动汽车的出行时间概率分布曲线，往返居住地与工作地点的私家车的返程时间的概率分布曲线；

步骤2-4：确定每辆电动汽车状态参数，包括：

步骤三：计算单台电动汽车充电负荷的时空分布，

首先，根据大型交通网络OD矩阵推算方法得到三种类型电动汽车在不同时段的OD矩阵；然后，调用每一类电动汽车所对应的OD矩阵，利用OD分析法确定待充电位置、充电时间和充电方式，包括以下情形：

3-1、若第j辆电动汽车的类型为计程车，则：根据计程车出行分布概率曲线生成出行时刻t_s，令仿真时刻t＝t_s，通过调用计程车OD矩阵B和Floyd算法确定行驶目的地d和行驶里程l_d；由步骤1-2建立的速度-流量实用模型计算各路段的行驶速度和v行驶时间Δt_i；当电量Cap_t低于阈值Cap_c时就近快充，从而确定带充电位置和充电时间；重复该过程至仿真结束为止，从而确定该辆计程车一天内的快充信息；

3-2、若第j辆电动汽车的类型为上班用私家车，则：根据上班用私家车出行分布概率曲线生成出行时刻t_s，令仿真时刻t＝t_s，通过调用上班用私家车OD矩阵和Floyd算法确定行驶目的地即工作地d和行驶里程l_d；到达工作地d后更新电动汽车状态参数，比较行驶里程l_d与续航里程R，判断电量能否支撑返程，若不能则在工作地d慢充，若能则确定返程时刻t_f，返回居住地后更新状态参数，并由智能充电策略确定慢充开始充电时间；

3-3、若第j辆电动汽车的类型为其他功能用车，则：根据其他功能用车出行分布概率曲线生成出行时刻t_s，令仿真时刻t＝t_s，通过调用其他功能用车OD矩阵和Floyd算法确定本段行驶目的地d和行驶里程l_d；比较行驶里程l_d与续航里程R，判断是否需要途中快充，如需要，则按照上述3-1中提供的方法确定充电位置和充电时间；到达目的地d后更新电动汽车状态参数，并生成下一段行驶时间t_s1和行驶目的d₁，利用Floyd算法计算行驶里程l_d，比较行驶里程l_d与续航里程R，判断是否需要在目的地d充电，根据逗留时间长短确定充电方式为快充或慢充；重复该过程至仿真结束为止，从而确定该辆其他功能用车一天内的充电信息；

步骤四：通过蒙特卡洛法得到电动汽车集群的充电负荷时空分布特征。