[发明专利]一种电网和交通网协同环境下的电动汽车充电方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电网和交通网协同环境下的电动汽车充电方法，属于电力系统运行和控制的技术领域。

背景技术

预计2015以后，我国电动汽车保有量将达到266万辆，甚至更多。如果每辆电动汽车的功率按照20进行计算，那么，总容量至少将达6.32x107kW，而且，其预测值能有上升趋势。由此可看出，电动汽车在未来大规模接入配电网后，其对电网的总负荷需求将十分庞大，可能对现有的电网运行，有巨大冲击。加之其充放电负荷分布在时间和空间上的随机性，与V2G技术的兴趣，将会导致某一时间段的电网负荷急剧増加，装机容量急剧增大，一些原有的输配电网络必须增容增量才能满足新増能量的需求。因此，详细分析电动汽车的电能需求及其负荷的分布特性，对未来城市的负荷预测、电力输送、基础设施建设规划等各个方面都具有重要的意义。

对电汽车电能的研究方案，一般采用集中式优化方案，即将电动汽车群、电网、交通网堪称一个统一运行的整体，由同一个控制中心进行。但是，这一假设显然与交通系统、电力网络的运行实际不相符合。事实上，电动汽车、交通系统、电力网络，是三个不同的部分，其运行方式受到三个不同的控制中心的作用，电动汽车由人，交通网络由交通部门，电力网络由电力部门控制。

而当电动汽车成为主要交通工具后，对电动汽车车主和电力系统及交通网产生了新的问题。一方面，各电动汽车车主会分布式地考虑，如何选择一个最优充电路径，使出行用钱或充电时间最短；另一方面，电力系统和交通网需要避免电动汽车大量集中在某一个充电站和某一段道路上，以避免一系列电气问题及交通网拥堵问题。

为了解决以上问题，需要在设计电动汽车充电路径时，由各辆电动汽车分别决策，即采用分布式协调协同的方法，建立“配电网-电动汽车-交通网”融合系统优化数学模型。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种电网和交通网协同环境下的电动汽车充电方法，解决现有的电动汽车充电方法一般采用集中式优化方案，无法实现分布式控制，无法选择一个最优充电路径的同时使得电力系统和交通网避免一系列电气问题及交通网拥堵，做到准确控制和决策的问题。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种电网和交通网协同环境下的电动汽车充电方法，包括以下步骤：

步骤1、输入电动汽车数据、交通网车流量数据、配电网数据、电价信息；

步骤2、根据输入的电动汽车数据中电动汽车的每公里平均能耗和初始储能，建立电动汽车的可行驶里程模型；

步骤3、根据步骤2中所建立可行驶里程模型，结合地理信息计算电动汽车当前位置到目的地的最短行程和目的地与其距离最近充电站的最短行程，并判断电动汽车是否需要充电；

步骤4、遍历电动汽车前往任意充电站再到目的地的全部行驶路径，根据计算各行驶路径的经济成本或充电耗时，或根据平均经济成本和平均充电耗时建立目标函数所求得的最优解，选择电动汽车充电行驶路径；

步骤5、以交通网各路段宏观静流量临界车辆数为约束条件，建立交通网车流量优化模型，及根据所建立的交通网车流量优化模型对步骤4所选择的电动汽车充电行驶路径进行约束；

步骤6、根据配电网各节点容量约束及电网运行损耗，建立配电网运行优化模型，及根据所建立的配电网运行优化模型以电网运行损耗最小为目标对步骤4所选择的电动汽车充电行驶路径进行约束；

步骤7、根据步骤4所选择电动汽车充电行驶路径和步骤5、步骤6中对电动汽车的充电行驶路径的约束，对电动汽车的充电行驶路径进行三目标最优化处理，获得最终电动汽车充电行驶路径。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤2建立电动汽车的可行驶里程模型具体为：

其中，为电动汽车的可行驶里程；为电动汽车的初始储能；为电动汽车的每公里平均能耗。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤4计算各行驶路径的经济成本采用公式：

其中，和表示电动汽车i的容量、初始储能和每公里平均能耗，为电动汽车i到充电站j的行驶路程，为充电站j到目的地的行驶路程，C_ave为标准电价，C^jt为充电站j在时刻t时的实时电价。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤5中约束条件为：交通网各路段的小时交通量之和小于重点区域净车公里数STD到达最大值时的网络宏观净流量。