[发明专利]一种考虑交通网-配电网耦合的电动汽车时空分布充电调度方法

摘要

本发明公开了一种考虑交通网‑配电网耦合的电动汽车时空分布充电调度方法。该方法根据电动汽车两种充电模式的不同特点，采用时‑空分割的方法，对电动汽车的两种充电负荷进行分别调度。同时基于城市交通网与含有大量分布式电源的城市配电网深度耦合的情况，综合考虑了交通网和配电网两者的约束条件，本发明不仅可以帮助电动汽车车主节约充电成本和行程时间，还可以调节配电网的潮流分布、提高分布式电源的利用效率、调度交通车流量，从而达到多赢的目的。本发明以实际的电动汽车和城市交通网、配电网，以及分布式电源的数据为基础，给出了详细的算法描述，通过一系列的实验证明所提出的方法调度电动汽车充电负荷的有效性。

主权项

1.一种考虑交通网‑配电网耦合的电动汽车时空分布充电调度方法，其特征在于,该方法包括以下步骤：(1)获取城市道路拓扑结构图，图中包括N_T个交通节点，N_T个交通节点构成交通节点集合Ω_n，交通节点集合Ω_n中包含N_S个充点节点，N_S个充点节点构成充电节点集合Ω_s；获取任意两个相邻交通节点R_i,R_j之间的路段距离dis_ij、及该路段的限速v_ij和最大车流量c_ij；从服务器实时获取任意两个相邻交通节点R_i,R_j之间的路段上的车流量f_ij；(2)如果电动汽车准备开始行程前往某一目的地，则按照方案一进行行驶路径规划；若电动汽车已抵达目的地并准备在停车场停车充电，则按照方案二进行充电方案规划；方案一：步骤(1.1)，如果该电动汽车准备开始行程前往某一目的地，计算电动汽车电池的当前剩余电量所能行驶的最大距离dis^max，由计算得到，其中，q₀和q_min是当前电池电量百分比以及所能允许的最低电池电量百分比；C_bat是电池最大容量；E_c是电动汽车平均每公里耗电量；步骤(1.2)，计算从出发点到目的地的最短距离，如果步骤(1.1)中所述的电动汽车电池的当前剩余电量所能行驶的最大距离dis^max大于该最短距离，则说明电动汽车在此次行程中不需要进行快速充电即可抵达目的地，则此次行程按照计算得到的最短距离的路径行驶即可；否则，按照步骤1.3重新规划路线。步骤(1.3)，根据如下约束条件获得最小时间路径和最小费用路径：q_j≥q_min,(j∈Ω_s)其中，x_ij是路段选择的二进制变量，即1代表了该电动汽车选择了路段R_i到R_j，而0代表了该电动汽车没有行驶过路段R_i到R_j；O和D分别代表电动汽车的出发节点和目的地节点；q_j为电动汽车抵达节点R_j时的电池剩余电量百分比；行驶时间F_t包括了驾驶时间T_d、充电等候时间T_q、以及充电时间T_fch三者，其中:其中，t_ij代表了该电动汽车行驶过路段R_i到R_j所用的时间；为充电节点j的等候时间，通过排队论计算，其中，ξ是电动汽车快速充电站的服务效率，由计算得到，λ是电动汽车的到达率，μ是一个电动汽车充电桩的服务效率，_s是电动汽车快速充电站的充电桩数目；p_n是电动汽车快速充电站当前有_n辆电动汽车正在接受服务或等待的概率，N是该电动汽车快速充电站所能接收的最大数量的电动汽车数目；p₀是电动汽车快速充电站当前没有电动汽车接受服务的概率，P_fch和η_fch分别是充电站在快速充电模式下的充电功率和充电效率；时间目标函数为：minF_t＝T_d+T_q+T_fch；充点节点j在t时刻的电价其中，ρ_j,t代表了节点j在t时刻的电价，和代表了节点j在t时刻时的基础负荷与分布式电源的发电功率，α是由电力运营商设定的电价因数；行驶费用F_c包括了行驶费用C_d和充电费用C_fch两者；其中，是当前时刻交通网络中所有电动汽车快速充电站的电价的平均值；其中，表示出发时刻t_s的电价；目标函数为：minF_c＝C_d+C_fch；按照最小时间路径或最小费用路径到达目的地后按照方案二进行充电方案规划。方案二：步骤(2.1)，计算若立即开始慢速充电，电池刚好充满的时刻其中，t₀是当前时刻，q₀是电池剩余电量百分比；P_nch和η_nch分别充电节点慢速充电的充电功率和充电效率；步骤(2.2)，若t_f迟于t_d，则该电动汽车立即开始慢速充电，直至下一次行程的出发时间t_d；否则，进入步骤(2.3)；其中t_d为下一次行程的预估出发时间。步骤(2.3)，求解总慢速充电费用C_nch的最小值，即其中，Δt是预设的时间段长度，并假设在每一个单位时间段内，电价和电动汽车状态保持不变；y_t是时间段选择的二进制变量，即1代表了该电动汽车将在时间段内t进行慢速充电，而0代表了该电动汽车不在时间段t内进行慢速充电；约束条件为从而得到该电动汽车慢速充电的最优时间调度方法。