[发明专利]电动汽车充电站与5G通信基站协同规划方法

说明书

本发明公开了一种电动汽车充电站与5G通信基站协同规划方法，包括以下步骤：获取电动汽车充电站、多类5G基站的建设参数和运行参数，以及配电网馈线参数和规划时间参数；根据各参数建立全社会成本最小化目标函数；根据电动汽车的交通流量数据分别计算电动汽车充电站的充电功率，以及电动汽车充电站、道路行驶电动汽车和各类5G基站的通信需求量；建立电动汽车充电站、配网以及5G基站的约束条件；得到协同优化规划数学模型，求解得到电动汽车充电站和各类5G基站的规划结果。该方法能够缓解随着电动汽车充电站等覆盖终端数量增多、分布广而导致的通信基站数量及能耗急剧增加的问题，提高全社会的经济效益。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种电动汽车充电站与5G通信基站协同规划方法。

背景技术

近年来，交通拥堵和交通安全等问题受到了广泛关注，智能交通的快速发展对车联网的安全及服务提出了更高的要求，在车联网内用户可完成车辆与车辆间的通信、车辆与基础设施(如通信基站、无线接入点等)间的通信，从而实现信息的传输与共享，同时也导致车联网面临着通讯需求的爆发式增长，无线频谱资源无法满足现有应用需求。并且现有无线网络存在部署不均匀、车辆在高速移动过程中通信质量稳定性差、车辆在行驶过程中会移出无线网络的覆盖范围等问题。EV(Electric Vehicle，电动汽车)充电站参与市场调频等V2G(Vehicle to Grid，车辆到电网)服务，需要通过通信系统获取充电站停靠EV与道路行驶的计划充电EV的实时信息，并传送EV数据到DSO(Distribution System Operators，配网运行商)，便于配网控制中心制定合理有效的电动汽车充电策略，在满足EV用户充电需求的同时减小充电费用支出，缓解负荷高峰电网供电压力。同时，配网中心需要根据配网实时运行状态，发送电价、调度指令等信息给EV充电站，以获取相应辅助服务。

现阶段，由于在通信基站规划过程中未考虑车联网通信与EV充电站通信问题，出现了较多的通信弱覆盖区域和覆盖空洞，包括部分道路、EV充电站等覆盖盲区。规划建设与部署新型通信基站是满足数字化、智能化车联网与EV充电站通信需求，实现“信息随心至，万物触手及”的数字社会的必然选择。在体积大、高耗电、产品单一的宏蜂窝基站建设运行成本高，新建宏基站造成与现有宏基站重叠覆盖过大或者无适宜的宏基站建站条件的情况下，可考虑规划高集成、高性能、低功耗、低成本、小型化、安装使用更灵活、便利的小基站提供高质量通信服务。更高频谱、更高带宽，更密集组网将成为新的趋势，小基站大发展的时代已经到来：2015年华为提出了“使小基站成为5G网络基石”的计划，目前爱立信、华为等厂家陆续发布了5G小基站产品和方案；预计到2020年，全球部署5G小基站将达到900万个。作为4G之后的新一代移动通信技术，5G通信性能在各方面均明显优于4G，传输速率提升10～100倍，峰值传输速率达到20Gb/s，端到端时延达到毫秒级，连接设备密度增加10～100倍，流量密度提升100倍，频谱效率提升3～5倍，能够在500km/h的速度下满足用户对更高速率和带宽的通信需求。

在配电网中，EV充电站集成了快速充电设备和分散式充电桩，通过10kV接入配电网，其接入不但需要新建供电线路，在有些重负荷区域还产生较大线路损耗。在通信网络方面，5G网络虽然可以满足无缝覆盖、高容量、低时延、高可靠的通信需求，但在小基站超密集组网场景下，会消耗大量电能，带来更多的配网电能损失，甚至可能引起同电压等级的上级进线过载，影响配网安全稳定运行。如何有效减小电能消耗与电能损失，成为5G小基站超密集组网规划部署需要重点解决的问题。目前的通信基站规划方法仅仅以能效、通信成本等单一因素为优化目标，缺乏对于配电无线网络规划的多方位因素的衡量，所得到的通信网络规划方案对于配电网络的适用程度较低；而配网EV充电站规划仅考虑EV用户充电需求与充电站充电负荷对配网节点电压或馈线功率影响，往往忽略通信基站耗能对配网冲击与通信网络覆盖范围问题。

发明内容