[发明专利]电动汽车换电网络协调规划方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统及其自动化技术领域，更准确地说本发明涉及电动汽车换电网络协调规划方法。

背景技术

随着能源和环境危机的日益加剧，新能源汽车以节能环保的优势，成为我国七大战略新兴产业之一。并于《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》中确立了以“纯电驱动”电动汽车作为新能源汽车技术的发展方向和重中之重。基于电池租赁的换电模式，并配合包括电动汽车集中型充电站、配送站在内的智能充换电网络建设是应对电动汽车规模化发展的一种可行的商业模式。通过集中型充电站承担大规模的电池充放电功能，并及时将满电池通过物流车辆配送至各个配送站，以满足电动汽车用户的换电需求。由此可见，在智能充换电网络的规划建设阶段，亟需解决的是电池数量规划、配送站规划、物流能力规划、集中型充电站规划等问题。

然而，换电网络中任何一个单元都不是独立运行的，任何一个单元的规划配置都会对其他单元的性能造成影响，且换电网络的各个单元可能分属于不同公司，往往以自身利益为中心进行规划，忽视了换电网络的整体效率。因此，单个单元的最优规划往往不一定能达到整体的最优，建立各个单元独立规划模型的同时必须考虑各单元规划的协调问题。然而，目前相关研究都集中于对换电网络中各个单元的独立规划，并没有考虑到对换电网络中各个单元的规划进行协调。鉴于此，有必要对换电网络协调规划进行研究，为换电网络规划奠定10理论基础。

发明内容：

本发明提供了一种电动汽车换电网络协调规划方法，其目的在于为未来电动汽车换电网络大规模规划建设提供坚实的理论基础，促进电动汽车产业的发展。

本发明采用如下技术方案加以实现：

基于电动汽车换电网络协调规划方法，包括以下步骤：

1)建立换电网络各单元独立规划模型，包括配送站规划、电池数量规划、物流能力规划、集中型充电站容量规划。

2)分析物流能力、电池数量与配送方案的关系。得到电池数量规划和物流能力规划目标的一致性，以最小化租赁电池组数量为目标对电池数量和物流能力进行规划。

3)分析换电网络的运行方式，对电动汽车的换电需求、配送方式、物流能力和电池集中充电策略进行研究，则第i次配送时的实际配送量为：

N_i＝min{Q_i,N_i,outfull}(1)

式中，Q_i为第i次配送时的换电需求，N_i,outfull为第i次配送将运出时集中型充电站内的满电池组数量，式子表示第i次配送时的实际配送量与配送站的换电需求、集中型充电站内的满电池组数量密切相关，为两者的最小值。

4)对换电网络运行方式进行优化，求解使电池组缺额最小时的换电网络运行方式，目标函数如下式所示：

式中，N_shortage表示电池组缺额，L_max(t)一周/月的最大换电需求曲线，求解为了使电池组缺额最小时的配送次数N_dis和配送时间T_dis。

5)对于电池组缺额最小时的换电网络运行方式，如果不能够满足换电冗余度要求，需要进行换电网络协调规划。假设电池数量和充电设备需要调整的量分别为ΔN_B和ΔN_E，以最小化各单元的调整成本为目标，则电池数量需要调整的目标函数为：

min F₁＝C_BΔN_B(3)

充电设备需要调整的目标函数为：

min F₂＝C_EΔN_E(4)

式中，C_B、C_E分别为电池、充电设备的单位成本系数。

引入权重系数α，代表电池拥有者和充电设备拥有者的利益关系和话语权，根据双方的博弈结果进行赋值，将多目标优化问题转变成单目标优化问题，建立电动汽车换电网络协调规划模型，从而得出换电网络各单元调整量，如下式所示：

min F＝αF₁+(1-α)F₂＝αC_BΔN_B+(1-α)C_EΔN_E(5)

r＝r_set(7)