[发明专利]考虑储能系统和交通分配的电动汽车充电管理方法及系统

权利要求书

1.一种考虑储能系统和交通分配的电动汽车充电管理方法，其特征在于，包括：

获取电动汽车的出行路径、各个道路的道路容量和各个道路的交通流量；

根据所述出行路径、所述道路容量和所述交通流量确定交通系统模型约束条件；

获取电动汽车充电站的功率、储能系统电力参数和燃气发电机的输出功率；

根据所述充电站的功率、所述储能系统电力参数和所述燃气发电机的输出功率确定发电模型约束条件；

获取有充电需求的电动汽车数量和充电站的充电率；

根据所述有充电需求的电动汽车数量、所述充电站的充电率和所述交通流量确定电动汽车充电负荷模型约束条件；

获取风力发电机的输出功率、太阳能发电机的输出功率和充电电动汽车的充电功率；

根据所述充电站的功率、所述燃气发电机的输出功率、所述风力发电机的输出功率、所述太阳能发电机的输出功率和所述充电电动汽车的充电功率确定功率平衡约束条件；

建立电动汽车充电管理目标函数；所述目标函数考虑了电网买电成本、发电机组出力和电动汽车充电收益；

根据所述交通系统模型约束条件、所述发电模型约束条件和所述电动汽车充电负荷模型约束条件和所述功率平衡约束条件求解所述电动汽车充电管理目标函数，得到在电网买电成本最小化、发电机组出力最小化和电动汽车充电收益最大化条件下的储能系统运行参数和交通分配参数；

根据所述储能系统运行参数和所述交通分配参数进行电动汽车充电管理；

根据如下公式确定交通系统模型约束条件：

式中，TT(a)表示道路a上的出行时间，表示自由出行时间，TF^Link(a)表示道路a上的出行流量，c(a)表示道路a的容量，表示对于任意的道路a；k表示出行路径，K表示出行路径的总条数，TF^Path(k)表示出行路径k上的交通流量，δ^Travel(a，k)表示出行路径k通过道路a的取值，δ^Travel(a，k)＝1表示出行路径k通过道路a，δ^Travel(a，k)＝0表示出行路径k不通过道路a，TF^Path(od，k)表示出行路径k上od段的交通流量，od段表示两个充电站站点之间的道路，q^Travel(od)表示od段之间的出行需求流量，表示对于任意的od段；Path^ETA(od)表示od段之间用于平衡交通流量的出行路径向量，a_n表示第n条道路，n表示平衡交通流量经过的道路数量；

根据如下公式确定发电模型约束条件：

ES₀＝ES_T

式中，P^Grid(t)表示在时间段t内从电力市场中采购的电能，表示在电力市场中购买的功率下限，表示在电力市场中购买的功率上限，表示对于任意的时间段；P^Grid(m，t)表示在时间段t内从电力市场采购的能量分配到充电站m的功率，M表示充电站总个数；P^Unit(m，t)表示在时间段t内充电站m中的燃气发电机的输出功率；表示充电站m中燃气发电机的最小功率输出，表示充电站m中燃气发电机的最大功率输出，表示对于任意时间段内的充电站；P^Unit(m，t-1)表示在时间段t-1内充电站m中的燃气发电机的输出功率，RD(m)表示充电站m中燃气发电机的下爬坡功率，RU(m)表示充电站m中燃气发电机的上爬坡功率；ES_t表示时间段t内储能系统的容量，ES_t+1表示时间段t+1内储能系统的容量，η_c表示储能系统的充电效率，η_d表示储能系统的放电效率，P_t^char表示时间段t内储能系统的充电功率，P_t^dischar表示时间段t内储能系统的放电功率；ES_min表示储能系统最小容量限制，ES_max表示储能系统最大容量限制；ES₀表示储能系统在0时刻的容量，ES_T表示储能系统在T时刻的容量；表示时间段t内储能系统是否充电的二进制变量，表示时间段t内储能系统充电，表示时间段t内储能系统未充电，表示时间段t内储能系统是否放电的二进制变量，表示时间段t内储能系统放电，表示时间段t内储能系统未放电；表示储能系统的最大充电功率，表示储能系统的最大放电功率；

根据如下公式确定电动汽车充电负荷模型约束条件：

式中，P^EV(m)表示充电电动汽车的充电功率，ω(m)表示充电站m的充电率，q^EV(m)表示充电电动汽车的总数量，表示对于任意的充电站，λ(a，m)表示道路a与充电站m连接时的指示参数，λ(a，m)＝1表示道路a与充电站m连接，λ(a，m)＝0表示道路a与充电站m未连接，N^ETA(od)表示在od段包含充电站的比例；

根据如下公式确定功率平衡约束条件：

式中，P^Wind(m，t)表示在时间段t内充电站m中风力发电机的输出功率，P^Solar(m，t)表示在时间段t内充电站m中太阳能发电机的输出功率，P^EV(m，t)表示在时间段t内充电站m中充电电动汽车的充电功率；

根据如下公式建立电动汽车充电管理目标函数y：

式中，π^Grid(t)表示时间段t的电力市场出清电价，a(m)表示充电站m的空载煤耗，b(m)表示充电站m的边际煤耗，π^EV(m，t)表示在时间段t充电站m的充电价格；

所述储能系统运行参数包括：在时间段t内从电力市场中采购的电能P^Grid(t)、在时间段t内从电力市场采购的能量分配到充电站m的功率P^Grid(m，t)、在时间段t内充电站m中的燃气发电机的输出功率P^Unit(m，t)、在时间段t内充电站m中风力发电机的输出功率P^Wind(m，t)、在时间段t内充电站m中太阳能发电机的输出功率P^Solar(m，t)、时间段t内储能系统的容量ES_t、储能系统的充电效率η_c、储能系统的放电效率η_d、储能系统最大容量限制ES_max、储能系统最小容量限制ES_min、储能系统的最大充电功率和储能系统的最大放电功率

所述交通分配参数包括：道路a上的出行时间TT(a)、道路a上的出行流量TF^Link(a)、出行路径k上od段的交通流量TF^Path(od，k)、od段之间用于平衡交通流量的出行路径向量Path^ETA(od)。

2.一种考虑储能系统和交通分配的电动汽车充电管理系统，其特征在于，包括：

参数获取模块，用于获取电动汽车的出行路径、各个道路的道路容量和各个道路的交通流量；用于获取电动汽车充电站的功率、储能系统电力参数和燃气发电机的输出功率；用于获取有充电需求的电动汽车数量和充电站的充电率；以及用于获取风力发电机的输出功率、太阳能发电机的输出功率和充电电动汽车的充电功率；

交通系统模型约束条件确定模块，用于根据所述出行路径、所述道路容量和所述交通流量确定交通系统模型约束条件；

发电模型约束条件确定模块，用于根据所述充电站的功率、所述储能系统电力参数和所述燃气发电机的输出功率确定发电模型约束条件；

电动汽车充电负荷模型约束条件确定模块，用于根据所述有充电需求的电动汽车数量、所述充电站的充电率和所述交通流量确定电动汽车充电负荷模型约束条件；

功率平衡约束条件确定模块，用于根据所述充电站的功率、所述燃气发电机的输出功率、所述风力发电机的输出功率、所述太阳能发电机的输出功率和所述充电电动汽车的充电功率确定功率平衡约束条件；

电动汽车充电管理目标函数生成模块，用于建立电动汽车充电管理目标函数；所述目标函数考虑了电网买电成本、发电机组出力和电动汽车充电收益；

计算模块，用于根据所述交通系统模型约束条件、所述发电模型约束条件和所述电动汽车充电负荷模型约束条件和所述功率平衡约束条件求解所述电动汽车充电管理目标函数，得到在电网买电成本最小化、发电机组出力最小化和电动汽车充电收益最大化条件下的储能系统运行参数和交通分配参数；

电动汽车充电管理模块，用于根据所述储能系统运行参数和所述交通分配参数进行电动汽车充电管理；

根据如下公式确定交通系统模型约束条件：

式中，TT(a)表示道路a上的出行时间，表示自由出行时间，TF^Link(a)表示道路a上的出行流量，c(a)表示道路a的容量，表示对于任意的道路a；k表示出行路径，K表示出行路径的总条数，TF^Path(k)表示出行路径k上的交通流量，δ^Travel(a，k)表示出行路径k通过道路a的取值，δ^Travel(a，k)＝1表示出行路径k通过道路a，δ^Travel(a，k)＝0表示出行路径k不通过道路a，TF^Path(od，k)表示出行路径k上od段的交通流量，od段表示两个充电站站点之间的道路，q^Travel(od)表示od段之间的出行需求流量，表示对于任意的od段；Path^ETA(od)表示od段之间用于平衡交通流量的出行路径向量，a_n表示第n条道路，n表示平衡交通流量经过的道路数量；

根据如下公式确定发电模型约束条件：

ES₀＝ES_T

式中，P^Grid(t)表示在时间段t内从电力市场中采购的电能，表示在电力市场中购买的功率下限，表示在电力市场中购买的功率上限，表示对于任意的时间段；P^Grid(m，t)表示在时间段t内从电力市场采购的能量分配到充电站m的功率，M表示充电站总个数；P^Unit(m，t)表示在时间段t内充电站m中的燃气发电机的输出功率；表示充电站m中燃气发电机的最小功率输出，表示充电站m中燃气发电机的最大功率输出，表示对于任意时间段内的充电站；P^Unit(m，t-1)表示在时间段t-1内充电站m中的燃气发电机的输出功率，RD(m)表示充电站m中燃气发电机的下爬坡功率，RU(m)表示充电站m中燃气发电机的上爬坡功率；ES_t表示时间段t内储能系统的容量，ES_t+1表示时间段t+1内储能系统的容量，η_c表示储能系统的充电效率，η_d表示储能系统的放电效率，P_t^char表示时间段t内储能系统的充电功率，P_t^dischar表示时间段t内储能系统的放电功率；ES_min表示储能系统最小容量限制，ES_max表示储能系统最大容量限制；ES₀表示储能系统在0时刻的容量，ES_T表示储能系统在T时刻的容量；表示时间段t内储能系统是否充电的二进制变量，表示时间段t内储能系统充电，表示时间段t内储能系统未充电，表示时间段t内储能系统是否放电的二进制变量，表示时间段t内储能系统放电，表示时间段t内储能系统未放电；表示储能系统的最大充电功率，表示储能系统的最大放电功率；

根据如下公式确定电动汽车充电负荷模型约束条件：

式中，P^EV(m)表示充电电动汽车的充电功率，ω(m)表示充电站m的充电率，q^EV(m)表示充电电动汽车的总数量，表示对于任意的充电站，λ(a，m)表示道路a与充电站m连接时的指示参数，λ(a，m)＝1表示道路a与充电站m连接，λ(a，m)＝0表示道路a与充电站m未连接，N^ETA(od)表示在od段包含充电站的比例；

根据如下公式确定功率平衡约束条件：

式中，P^Wind(m，t)表示在时间段t内充电站m中风力发电机的输出功率，P^Solar(m，t)表示在时间段t内充电站m中太阳能发电机的输出功率，P^EV(m，t)表示在时间段t内充电站m中充电电动汽车的充电功率；

根据如下公式建立电动汽车充电管理目标函数y：

式中，π^Grid(t)表示时间段t的电力市场出清电价，a(m)表示充电站m的空载煤耗，b(m)表示充电站m的边际煤耗，π^EV(m，t)表示在时间段t充电站m的充电价格；

所述储能系统运行参数包括：在时间段t内从电力市场中采购的电能P^Grid(t)、在时间段t内从电力市场采购的能量分配到充电站m的功率P^Grid(m，t)、在时间段t内充电站m中的燃气发电机的输出功率P^Unit(m，t)、在时间段t内充电站m中风力发电机的输出功率P^Wind(m，t)、在时间段t内充电站m中太阳能发电机的输出功率P^Solar(m，t)、时间段t内储能系统的容量ES_t、储能系统的充电效率η_c、储能系统的放电效率η_d、储能系统最大容量限制ES_max、储能系统最小容量限制ES_min、储能系统的最大充电功率和储能系统的最大放电功率

所述交通分配参数包括：道路a上的出行时间TT(a)、道路a上的出行流量TF^Link(a)、出行路径k上od段的交通流量TF^Path(od，k)、od段之间用于平衡交通流量的出行路径向量Path^ETA(od)。