本发明涉及电动汽车充电负荷的调度方法问题,尤其涉及一种考虑交通网-配电网耦合的电动汽车时空分布充电调度方法。
背景技术:
随着经济的快速发展,资源匮乏和环境污染的问题越来越严重。目前庞大的汽车市场正在加剧资源的耗费,同时也为城市环境增添了更多的压力。而电动汽车因为其具有节能环保的特点正在成为汽车工业的主要发展方向。随着国家的政策支持和各大汽车厂商的积极参与,电动汽车的技术水平正日益提高。目前,已有一部分电动汽车的产品已经成型并投入示范运行,产业化和商业化的模式也在逐步完善。随着普及程度的增大,电动汽车的充电将会成为电网承担的又一重要负荷,对电网的影响也不可小视。如何最优地调度电动汽车的充电负荷,使得在满足电动汽车充电需求的同时,对配电网以及交通网的影响最小,是亟待解决的问题。
技术实现要素:
针对现有的电动汽车充电负荷调度方法的不足,本发明的目的在于提出了一种考虑交通网-配电网耦合的电动汽车时空分布充电调度方法。
本发明的目的是通过以下技术手段实现的,一种考虑交通网-配电网耦合的电动汽车时空分布充电调度方法,该方法包括以下步骤:
(1)获取城市道路拓扑结构图,图中包括nt个交通节点,nt个交通节点
(2)如果电动汽车准备开始行程前往某一目的地,则按照方案一进行行驶路径规划;若电动汽车已抵达目的地并准备在停车场停车充电,则按照方案二进行充电方案规划;
方案一:
步骤(1.1),如果该电动汽车准备开始行程前往某一目的地,计算电动汽车电池的当前剩余电量所能行驶的最大距离dismax,由
步骤(1.2),计算从出发点到目的地的最短距离,如果步骤(1.1)中所述的电动汽车电池的当前剩余电量所能行驶的最大距离dismax大于该最短距离,则说明电动汽车在此次行程中不需要进行快速充电即可抵达目的地,则此次行程按照计算得到的最短距离的路径行驶即可;否则,按照步骤1.3重新规划路线。
步骤(1.3),根据如下约束条件获得最小时间路径和最小费用路径:
qj≥qmin,(j∈ωs)
其中,xij是路段选择的二进制变量,即1代表了该电动汽车选择了路段ri到rj,而0代表了该电动汽车没有行驶过路段ri到rj;o和d分别代表电动汽车的出发节点和目的地节点;qj为电动汽车抵达节点rj时的电池剩余电量百分比;
行驶时间ft包括了驾驶时间td、充电等候时间tq、以及充电时间tfch三者,其中:
其中,tij代表了该电动汽车行驶过路段ri到rj所用的时间;
时间目标函数为:minft=td+tq+tfch;
充点节点j在t时刻的电价
行驶费用fc包括了行驶费用cd和充电费用cfch两者;
其中,
目标函数为:minfc=cd+cfch;
按照最小时间路径或最小费用路径到达目的地后按照方案二进行充电方案规划。
方案二:
步骤(2.1),计算若立即开始慢速充电,电池刚好充满的时刻
步骤(2.2),若tf迟于td,则该电动汽车立即开始慢速充电,直至下一次行程的出发时间td;否则,进入步骤(2.3);其中td为下一次行程的预估出发时间。
步骤(2.3),求解总慢速充电费用cnch的最小值,即
本发明的有益效果在于:不仅可以帮助电动汽车车主节约充电成本和行程时间,还可以调节配电网的潮流分布、提高分布式电源的利用效率、调度交通车流量,从而达到多赢的目的。
附图说明
图1:考虑交通网-配电网耦合的电动汽车时空分布充电调度方法示意图
图2:基础负荷和分布式电源出力的典型日曲线
图3:配电网络示意图
图4:交通网络拓扑示意图
图5:排队论模型示意图
图6:充电调度方法对电网负荷的影响
具体实施方案
下面结合实例对本发明做进一步详述:
(1)图中包括nt个交通节点,nt个交通节点
(2)如果电动汽车准备开始行程前往某一目的地,则按照方案一进行行驶路径规划;若电动汽车已抵达目的地并准备在停车场停车充电,则按照方案二进行充电方案规划;
方案一:
步骤(1.1),如果该电动汽车准备开始行程前往某一目的地,计算电动汽车电池的当前剩余电量所能行驶的最大距离dismax,由
步骤(1.2),计算从出发点到目的地的最短距离,如果步骤(1.1)中所述的电动汽车电池的当前剩余电量所能行驶的最大距离dismax大于该最短距离,则说明电动汽车在此次行程中不需要进行快速充电即可抵达目的地,则此次行程按照计算得到的最短距离的路径行驶即可;否则,按照步骤1.3重新规划路线。所使用的交通网络如图4所示,计算从出发点到目的地的最短距离可以使用floyd算法;
步骤(1.3),根据如下约束条件获得最小时间路径和最小费用路径:
qj≥qmin,(j∈ωs)
其中,xij是路段选择的二进制变量,即1代表了该电动汽车选择了路段ri到rj,而0代表了该电动汽车没有行驶过路段ri到rj;o和d分别代表电动汽车的出发节点和到达节点;qj为电动汽车抵达节点rj时的电池剩余电量百分比;
行驶时间ft包括了驾驶时间td、充电等候时间tq、以及充电时间tfch三者,其中:
本实施例中,4个快速充电站的等候时间分别是5、10、15、20分钟;
时间目标函数为:minft=td+tq+tfch;
行驶费用fc包括了行驶费用cd和充电费用cfch两者;
其中,
目标函数为:minfc=cd+cfch;
按照最小时间路径或最小费用路径到达目的地后按照方案二进行充电方案规划。
方案二:
(2.1)计算若立即开始慢速充电,电池刚好充满的时刻
(2.2)若tf迟于td,则该电动汽车立即开始慢速充电,直至下一次行程的出发时间td;否则,进入步骤(2.3);其中td为下一次行程的预估出发时间。
(2.3)求解总慢速充电费用cnch的最小值,即
对个人车主来说,使用本发明提出的充电调度方法的充电费用是¥2.83,远小于不使用本充电调度方法的费用¥10.79;对电网运营商来说,使用本发明提出的充电调度方法后电网负荷的曲线如图6所示,可以发现本充电调度方法可以有效地平衡电网负荷。