基于电动汽车充电行为模拟的充电负荷计算方法

本发明针对不同电动汽车用户对充电时间和充电地点选择的差异，提出一种基于电动汽车充电行为模拟的充电负荷计算方法。

背景技术：

1、具有不确定特征的高比例新能源并网，对电网运行灵活性提出了更高的要求。电动汽车作为一类典型的灵活性资源，其充电负荷不仅可以在时间上灵活位移，在空间上也具有相同特性。通过对电动汽车的有序管理，调度前往不同时空充电，可以实现降低系统网络损耗、平衡可再生能源出力波动等目的，对电网的潮流均衡也有一定的积极意义。

2、目前，对于电动汽车充电负荷分布的研究主要集中在对整个电动汽车群体进行分析，而忽略了不同电动汽车个体之间充电意愿的差异。这种研究方法难以全面地表征诸如充电站规模、交通路况、车辆荷电状态等因素对不同车主充电选择的影响。

3、还有一部分研究单纯从负荷层面出发，仅计算使用不同负荷调控手段后的电动汽车充电负荷大小。这种方法忽略了电动汽车充电过程的完整性，会导致一辆电动汽车在多个不相邻的时间段进行充电的情况，即割裂了其充电负荷。这种割裂的充电负荷情况无法真实地反映电动汽车实际充电需求。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，针对电动汽车充电负荷的时空分布难以准确计算的问题，提出一种基于电动汽车充电行为模拟的充电负荷计算方法，以期能在计算电动汽车负荷时充分考虑不同车主的充电意愿和电动汽车的充电状态，从而能准确描述电动汽车负荷的时空分布，进而为充电站的选址定容规划提供参考，以进一步提高能源利用率。

2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

3、本发明一种基于电动汽车充电行为模拟的充电负荷计算方法的特点在于，是按如下步骤进行：

4、步骤1、建立基于用户充电意愿时间集的充电时间选择模型，以判断用户对充电时间的选择：

5、步骤1.1、利用式(1)得到t时刻第i辆电动汽车的荷电状态soci(t)：

6、

7、式(1)中，ci为第i辆电动汽车的电池容量，soci(0)为第i辆电动汽车的初始荷电状态，vi为第i辆电动汽车的行驶速度，ri为第i辆电动汽车的行驶能耗；

8、步骤1.2、利用式(2)得到第i辆电动汽车的充电意愿时间集ωi：

9、ωi＝{t|soci,down＜soci(t)＜soci,up}       (2)

10、式(2)中，soci,down为第i辆电动汽车充电时的荷电状态下限，soci,up为第i辆电动汽车充电时的荷电状态上限；

11、步骤1.3、利用式(3)和式(4)得到第i辆电动汽车选择的充电时间ti：

12、

13、

14、式(3)-式(4)中，pen,t为t时刻的新能源出力，pen,i为第i辆电动汽车选择的充电时间的新能源出力，vi,t表示第i辆电动汽车是否选择t时刻充电，当vi,t＝0时，代表第i辆电动汽车未选择t时刻充电，当vi,t＝1，代表第i辆电动汽车选择t时刻充电，m1为充电时间判断模型线性化系数；

15、步骤2、建立基于综合充电消耗的用户充电地点选择模型，以判断用户对充电地点的选择：

16、步骤2.1、将交通道路中每个交叉口设定为一个节点，并利用式(5)-式(6)所示的速度-流量实用模型刻画道路等效长度：

17、

18、

19、式(5)-式(6)中，lp,q为节点p和节点q之间的实际路段长度，为t时刻节点p和节点q之间的等效路段长度，a、b、n为不同道路等级下的自适应系数，为t时刻节点p和节点q之间的路段饱和度，为t时刻节点p和节点q之间的道路实际流量，clp,q为节点p和节点q之间的路段容量；

20、步骤2.2、设定t时刻第i辆电动汽车从节点p出发，前往位于节点q的第j个充电站进行充电，从而利用式(7)建立考虑充电站预计等待时间和电动汽车到充电站最短距离的综合充电消耗模型：

21、

22、式(7)中，为t时刻第i辆电动汽车从节点p出发，选择位于节点q的第j个充电站充电的综合消耗，为t时刻位于节点q的第j个充电站的预计等待时间，ω1和ω2为两个权重系数；

23、步骤2.3、利用式(8)判断第i辆电动汽车是否选择第j个充电站ui,j：

24、

25、式(8)中，为t时刻第i辆电动汽车最低的综合消耗，ncs为充电站的个数，当ui,j＝0时，代表第i辆电动汽车未选择第j个充电站，当ui,j＝1，代表第i辆电动汽车选择第j个充电站，m2为充电地点判断模型线性化系数；

26、步骤3、建立基于充电时长的汽车充电状态判断模型，以判断电动汽车是否处于充电状态：

27、步骤3.1、利用式(9)得到t时刻第i辆电动汽车从当下位置行驶到第j个充电站所需时间

28、

29、步骤3.2、利用式(10)得到t时刻第i辆电动汽车从当下位置行驶到第j个充电站后，电动汽车的起始充电时间

30、

31、步骤3.3、利用式(11)得到第i辆电动汽车前往第j个充电站进行充电时充满电所需的充电时长tch,i,j：

32、

33、式(12)中，η为充电效率，pch,j为第j个充电站内充电桩的充电功率；

34、步骤3.4、利用式(12)得到t时刻第i辆电动汽车前往第j个充电站进行充电时的充电状态

35、

36、式(12)中，表示t时刻第i辆电动汽车前往第j个充电站进行充电时处于充电状态，表示t时刻第i辆电动汽车前往第j个充电站进行充电时未处于充电状态，tday表示一个自然日的小时数；

37、步骤4、利用式(13)计算t时刻第j个充电站内电动汽车的总充电负荷从而得到各时刻下各充电站内电动汽车的总充电负荷并作为负荷的时空分布：

38、

39、式(13)中，nev为电动汽车的总数。

40、本发明一种电子设备，包括存储器以及处理器的特点在于，所述存储器用于存储支持处理器执行所述充电负荷计算方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。

41、本发明一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序的特点在于，所述计算机程序被处理器运行时执行所述充电负荷计算方法的步骤。

42、与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

43、1、本发明提出了用户充电意愿时间集和综合充电消耗，能够准确表征电动汽车用户对于充电时间和充电地点的选择倾向，解决了电动汽车用户充电行为难以直观描述的问题，为电网参与调控电动汽车负荷提供技术手段。

44、2、本发明基于电动汽车单体的充电行为模拟进行充电站内充电负荷的计算，保证了充电负荷计算结果的准确性，防止出现充电负荷被割裂的情况。

技术特征：

1.一种基于电动汽车充电行为模拟的充电负荷计算方法，其特征在于，是按如下步骤进行：

2.一种电子设备，包括存储器以及处理器，其特征在于，所述存储器用于存储支持处理器执行权利要求1所述充电负荷计算方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。

3.一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器运行时执行权利要求1所述充电负荷计算方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种基于电动汽车充电行为模拟的充电负荷计算方法，包括：1建立基于用户充电意愿时间集的充电时间选择模型，判断用户对充电时间的选择；2建立基于综合充电消耗的用户充电地点选择模型，判断用户对充电地点的选择；3建立基于充电时长的汽车充电状态判断模型，判断电动汽车是否处于充电状态；4计算各时刻各充电站内电动汽车的总充电负荷，得到负荷的时空分布。本发明在计算电动汽车充电负荷时，充分考虑各电动汽车自身的充电意愿及负荷的时空分布，既符合车主的充电习惯，又防止了出现充电负荷割裂的情况。

技术研发人员：马英浩,童金炳,杨贺钧,王帅
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14