[发明专利]一种电动汽车与氢燃料电池汽车充电加氢负荷模拟方法及装置

说明书

本发明提供一种电动汽车与氢燃料电池汽车充电加氢负荷模拟方法及装置，为解决配电网与交通网络耦合节点负荷表征困难，首先建立含电动汽车与氢燃料电池汽车能源系统、配电网与交通网数学模型，根据交通网络拓扑结构随机生成一定数量的OD对作为车辆出行需求，对每个出行车辆赋予初始电量或者氢气量等参数。其次建立道路阻抗函数和汽车充电状态、加氢状态判断函数，最后采用A*search算法搭建电动汽车最短充电路径模型与氢燃料电池汽车最短加氢路径模型，用户根据车辆能量状态、当前位置与该车辆目的地距离进行充电或加氢，得到此时充电站的电负荷与加氢站的氢负荷。对系统内所有车辆到达目的地情况进行判断，当所有车辆路径规划完成则退出。

技术领域

本发明属于综合能源系统与交通网络联合规划调度领域，涉及一种电动汽车与氢燃料电池汽车充电加氢负荷模拟方法及装置。

背景技术

氢能作为一种优质的二次能源，在能源转型、零碳出行方面表现出巨大潜力，燃料电池汽车是氢能在交通领域的重要应用。燃料电池汽车(Hydrogen fuel cell vehicle，HFCV)作为绿色交通工具受到广泛关注。目前HFCV尚未全面普及的原因有购买价格、燃料成本、维护费用高、加氢站配套设施不完整等。然而高比例接入的电动汽车集中充电对电网产生重大冲击；无序充电负荷会导致电网负荷出现多个尖峰负荷，危及电网稳定性，相比电动汽车来说，HFCV加氢时间短且制氢负荷与电力负荷高峰存在时间上的延迟，不会增加供电难度与电网运行压力。随着技术发展成熟和制氢成本下降，燃料电池汽车以其能量密度高、零排放、加注速度快等特点，具有广阔的发展前景。由于燃料电池汽车出行时间具有高度的随机性导致加氢负荷难以预测。

目前对于电动汽车充电负荷与氢燃料电池汽车加氢负荷模拟方法，大都借鉴电动汽车负荷预测技术采用经过该节点交通流量与充电率系数乘积。但是这种负荷模拟方法并不能处理电动汽车与氢燃料电池汽车出行时间的随机性以及道路阻抗变化，导致加氢负荷预测不够合理。

发明内容

针对以上现有技术存在的问题，本发明提出一种电动汽车与氢燃料电池汽车充电加氢负荷模拟方法及装置，从而解决配电网与交通网络耦合节点负荷表征困难的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种电动汽车与氢燃料电池汽车充电加氢负荷模拟方法，具体包括如下步骤：

步骤1：构建考虑配电网、交通网和能源系统耦合的电动汽车与氢燃料电池汽车负荷模拟框架，并对所述配电网建模实现对电动汽车与氢燃料电池汽车供能；采用一系列道路和路口组成的无向图G＝[T_N,T_L]对交通网建模，其中T_N为节点集，T_L为线路集；其中节点N对应交叉路口，线路L对应连接节点的道路；一个具有N个节点、M条支路组成的交通网络表示为邻接矩阵A；

制氢模型用式(1)表示：

式中：为第j个电解槽在t时段产生的氢气量；k_p2h为电-氢转换系数；p_j,t,e为第j个电解槽t时段消耗的功率；

加氢站中采用储氢罐来存储多余的氢气进行备用，储氢模型如下式所示：

式中：为节点j加氢站t时刻的储氢状态；为节点j加氢站t-1时刻储氢状态；为t时刻第j个电解槽t时段产氢量；为第j个加氢站在t时刻氢气负荷；分别为第i个储氢罐调度周期开始时氢气量和调度周期结束时氢气量；分别为储氢罐存储氢气体积下限与上限；

邻接矩阵A表示为：

式(3)中：行向量对应支路，列向量对应节点；如果第a条支路是从i节点到j节点则A_ai＝1、A_aj＝-1，其余分量为0；