[发明专利]一种区域电动汽车充电负荷时空分布预测方法

说明书

本发明公开了一种区域电动汽车充电负荷时空分布预测方法，包括下述步骤：S1、基于路网信息建立路网模型，由电网信息建立电网模型，并构建路网‑电网耦合关系；S2、结合居民出行数据库，引入出行链，以概率函数拟合车辆首次出行时间和行程目的地的驻留时间；S3、采用Dijkstra算法规划车辆出行路径以获得行程距离，计算出行程行驶时间和荷电状态；S4、结合电池电量水平判断充电需求，确定电动汽车充电时段和位置，再利用蒙特卡洛方法反复抽样，得到电动汽车充电负荷的时空分布预测结果。本发明能得到任何时间、任何地点、任何车辆的充电需求，并结合路网和电网地理耦合特性，从时间维度和空间维度评估电动汽车接入后对电网负荷、网损、电压等方面的影响。

技术领域

本发明属于电动汽车的技术领域，涉及一种区域电动汽车充电负荷时空分布预测方法。

背景技术

电动汽车因其节能减排、绿色环保等特点，被认为是解决当今能源紧张、环境问题的有益途径之一，从而受到各国政府和企业大力支持和推广。目前，我国已有一定数量电动汽车在城市地区运行使用，随着充电设施的逐步建设和电动汽车使用力度加大，其充电需求也将有新一轮增长，有效的电动汽车充电负荷预测和评估电动汽车接入电网后的影响是开展电网与其互动的基础。然而，电动汽车作为一种特殊的负荷和储能装置，它的可移动性使其充电负荷具有时间和空间的随机性和动态性，其充电负荷受车辆出行后的道路结构、交通路况、行驶路径及出行目的地等因素影响。从电网角度，电网的负荷、电压、损耗等，随电动汽车接入时间、接入地点的变化而变化。为分析电动汽车接入后的充电需求、对电网的影响和后续评估区域各节点电动汽车的各时间可调控能力、需求响应能力，应考虑电动汽车所在交通道路网信息和所在的电网信息及其耦合特性，并应结合电动汽车出行特性、充电行为，分析电动汽车充电负荷的时间和空间分布特征。

当前已有不少文献开展了电动汽车充电负荷预测的研究，并取得了丰硕成果，其中一部分基于电动汽车充电负荷的时间分布特性开展，评估电动汽车接入电网影响分析的相关研究成果也较多，但是目前方法对电动汽车出行地点、出行时间分布、用户充电主客观需求等方面考虑不足，在评估电动汽车接入对电网影响时，局限于考虑负荷总量在时间上的叠加，而忽略不同区域、不同接入点不仅具有不同的充电功率水平和需求，还需考虑充电地点与电网节点的耦合性，即不同功能区由不同电网节点供电的差异性。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种区域电动汽车充电负荷时空分布预测方法，融合路网、交通、天气、电网等多源信息，得到任何时间、任何地点、任何车辆的充电需求，并结合路网和电网地理耦合特性，从时间维度和空间维度评估电动汽车接入后对电网负荷、网损、电压等方面的影响。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一种区域电动汽车充电负荷时空分布预测方法，包括下述步骤：

S1、结合图论方法，基于路网信息建立路网模型，由电网信息建立电网模型，并构建路网-电网耦合关系；

S2、结合居民出行数据库，引入出行链，以概率函数拟合车辆首次出行时间和行程目的地的驻留时间；

S3、采用Dijkstra算法规划车辆出行路径以获得行程距离，由道路等级和各时段拥堵交通信息获得车辆行驶速度，计算出行程行驶时间和荷电状态，再根据各行程目的地充电需求判断条件，计算充电时长和充电负荷；

S4、结合电池电量水平判断充电需求，确定电动汽车充电时段和位置，由此得到充电负荷的时空数据，再利用蒙特卡洛方法反复抽样，以得到电动汽车充电负荷的时空分布预测结果。

作为优选的技术方案，步骤S1中，利用图论方法来描述和说明交通路网的拓扑结构，表示如下：

其中，V(G)为图G的顶点集合，具体表示路网中的交叉节点，即道路交叉口集合；