基于路网动态模型下EV路径模拟的快速充电站容量配置

随着快速充电技术的发展,快速充电方式获得越来越多电动出租车司机的青睐,因此需要科学规划快速充电站以满足日益增长的快速充电需求。为此,提出了一种基于交通路网动态模型下电动汽车(EV)路径模拟结果的快速充电站容量配置模型。针对交通路网的拥堵状况随时间变化的特性,建立了交通路网动态拥堵模型;提出了基于交通路网动态拥堵模型的EV路径模拟方法,在Dijkstra算法的基础上进行改进,以耗时最短为目标模拟EV的行驶路径;考虑电动出租车充电需求与乘客乘车需求之间的关系,提出了电动出租车充电需求判断方法,并将其与以耗时最短为目标的路径选择方法相结合,为电动出租车选择快速充电站;在满足配电网运行约束的前提下,以包括快速充电站收益和EV用户收益的综合效益最大为目标函数,建立快速充电站的容量配置模型,并采用粒子群优化算法进行求解。以某市路网为算例,模拟EV的行驶和充电行为,验证所提模型和方法的正确性与有效性。     

考虑负荷空间均衡和充电站合作博弈的快速充电定价机制

为了平衡快速充电负荷空间分布,提高电动汽车用户充电满意度,提出考虑负荷空间均衡和充电站合作博弈的快速充电动态定价机制。首先,通过实际订单数据逆地理编码得到出行概率转移矩阵,结合路网模型和速度-流量模型建立电动汽车充电负荷时空分布模型;然后,考虑用户主观意愿,建立计及用户偏好的充电站选择决策模型,模拟用户对于充电站选择的理性决策行为;最后,以充电站节点负荷均衡性为目标,建立区域内快速充电站合作模式下的动态定价博弈模型,通过迭代算法求解均衡值,并利用Shapley值法对合作联盟所得剩余收益进行分配。仿真实例表明,所提快速充电站动态定价策略能有效降低充电站节点的负荷方差,提高充电桩利用率和充电站收益,并减小用户排队时间,提高用户满意度。     

考虑出行路径决策的电动汽车充电负荷时空预测方法

为了构建准确的电动汽车充电负荷模型,本文提出一种考虑出行路径决策的充电负荷时空预测方法。首先,采用拉丁超立方采样抽取用户的起始出行时刻和起始荷电状态。其次,考虑用户的不确定性充电需求,利用模糊综合评价法以剩余荷电状态、停驶时长以及充电时长3种评价指标构建用户的充电行为模型。最后,考虑道路交通状况对用户出行路径的影响,根据Logit模型构建路阻函数模型,利用动态Floyd算法获取用户的出行路径,通过蒙特卡罗模拟得到电动汽车充电需求的时空分布。通过算例分析以及路径规划实验,表明本文方法能够更好地模拟用户的实际出行轨迹,在路径规划、载客量的影响以及模型精度上均具有优势。     

考虑多源信息实时交互和用户后悔心理的电动汽车充电负荷预测

文章提出了一种考虑多源信息实时交互和用户后悔心理的电动汽车充电负荷预测方法。首先,通过出行链理论和起止点(origin-destination,OD)矩阵法分别获得私家车和出租车出行的起讫点,利用Dijistra算法规划行驶路径;然后,构建基于路网实时车流量统计的速度-流量实用模型,计算路网各路段实时车速。构建考虑环境温度和车速的电动汽车单位里程耗电量模型,计算耗电量;接着考虑充电电价、时间、沿途耗电量等因素,提出基于后悔理论的电动汽车用户充电站选择模型;随后基于交通路网、车辆、公共快充站以及配电网等多源信息,建立多源信息实时交互的电动汽车充电负荷预测框架。最后采用蒙特卡洛法模拟了私家车和出租车的出行和充电过程,得到了区域内充电负荷时空分布。以某区域交通路网和典型配电网为例进行仿真,验证了所提充电负荷预测方法的有效性。仿真结果表明多源信息的及时交互以及考虑用户的后悔心理,会对充电负荷的时空分布产生影响。     

考虑交通路况的电动汽车充电负荷预测

对电动汽车充电负荷进行预测,是研究电动汽车负荷接入对配电网的影响、充电站选址定容等问题的前提。提出一种考虑交通路况的电动汽车充电负荷预测模型。建立考虑道路拓扑结构、速度-流量模型的道路交通模型,模拟在实际路网约束下车辆的行驶状态;考虑温度和车速的影响得到单位里程耗电量,并结合其他主要参数建立单体电动汽车充电模型;通过出行链理论和OD矩阵法分别获得私家车和出租车出行的起讫点,利用基于出行时间指数的Dijistra算法规划行驶路径;采用蒙特卡罗法进行模拟,得到充电负荷的时空分布。以西安市主城区实际路网为例,验证了该方法的有效性。     

基于动态交通信息的电动汽车充电负荷时空分布预测

电动汽车充电负荷预测是研究电动汽车与电网互动的重要前提。针对交通路网信息对电动汽车行驶规律的影响,考虑电动汽车的交通工具特性和移动负荷特性,提出了一种基于动态交通信息的电动汽车充电负荷时空分布预测方法。该方法首先针对城市路网多交叉口特征,提出建立考虑路段阻抗和节点阻抗的动态路网模型。并根据路网规模确定了相应的交通网-配电网的交互模型。其次引入OD矩阵分析方法和实时Dijkstra动态路径搜索算法为电动汽车分配起止节点和规划行驶路径,模拟其动态行驶过程和充电行为。最后设计了电动汽车路径规划实验和典型区域实际路网充电负荷预测实验。结果表明,电动汽车充电负荷在不同功能区域分布存在差异且时间分布上不均匀,验证所提方法的有效性和可行性。     

基于动态车流的电动汽车充电负荷时空分布概率建模

文中提出一种基于动态车流的电动汽车充电负荷时空分布概率建模方法,所建立的模型由交通路网模型、车辆时空转移模型和居民出行概率模型3个部分组成。交通路网模型考虑了车辆过红绿灯的影响,将道路分为3段计算车流密度。车辆时空转移模型反映了交通路况对行驶速度和耗电量的影响,行驶车辆可根据交通路况动态调整速度和行驶路径。居民出行概率模型基于NHTS2017数据集,得到出行目的地和出发时间的联合概率分布模型,进而抽样模拟出行链。以某市路网模型为例,采用蒙特卡洛法仿真预测电动汽车充电负荷的时空分布特性,并与现有方法的仿真结果及实际充电负荷曲线进行对比分析,验证了所提概率模型的正确性和有效性。     

基于出行模拟的电动汽车充电负荷预测模型及V2G评估

提出一种交通路网约束下用户出行模拟的电动汽车充电负荷时空预测模型。首先,建立计及交通道路网络拓扑,道路—阻抗函数关系和区域功能特性的交通道路模型。其次,构建不同复杂程度的出行链模型模拟用户出行特性,运用Dijkstra算法选择耗时最短的行驶路径,进而采用蒙特卡洛方法模拟区域交通路网和出行链双重约束下,家用电动汽车充电负荷工作日1 d内的时空分布特性;然后,基于电动汽车负荷时空分布结果、综合荷电状态、停驻时间和电价3种特征因素,利用模糊算法计算电动汽车入网(V2G)可响应的功率和容量,并分析荷电状态对响应结果的影响。最后,以某区域为例,仿真获取电动汽车充电需求时空分布,进行V2G响应评估,结果验证了所提模型和方法的有效性。     

基于动态交通信息的电动汽车充电需求预测模型及其对配网的影响分析

针对电动汽车兼具交通工具和移动负荷的特性,考虑交通系统对电动汽车行驶行为和充电行为的影响,提出一种基于动态交通信息的电动汽车充电需求预测模型,并评估规模化充电对配网的冲击。该方法首先针对城市交通路网多交叉口特征,建立了融合动态交通信息以及考虑路段阻抗和节点阻抗的“时间-流量”实时动态路网模型,并根据城市路网规模确定了相应的交通网-配电网的交互模型。其次在分析电动汽车行驶特性和充电特性基础上构建了单体电动汽车移动模型。采用OD矩阵分析方法模拟EV随机移动行为和动态Dijkstra算法为车主推荐行驶和充电路线。最后,设计了电动汽车路径规划实验和不同场景下的充电负荷预测算例,验证所提模型的可行性和有效性。     

电动汽车充电对配电网电压质量的影响研究

大规模电动汽车接入居民小区配电网可能会引起电压质量问题,有必要建立有效的充电负荷模型,研究电动汽车充电对配电网电压质量的影响,为配电网的升级改造、充电桩的合理建设提供理论依据。本文提出了一种计及周末充电高峰效应的私家车充电负荷计算方法,该方法能够反映电动汽车用户的充电习惯,体现不同日期间充电负荷的差别。然后,利用MATLAB软件搭建了配电网模型,仿真分析了不同规模电动汽车接入配电网后对节点电压偏移、电压不平衡的影响,仿真设计了不同的场景,综合考虑了快速充电与慢速充电、纯电式与插入式电动汽车充电对配电网的不同影响,同时考虑了慢速充电在三相均衡充电与不均衡充电模式下对三相电压不平衡的影响。     

基于MDP随机路径模拟的电动汽车充电负荷时空分布预测

针对电动汽车时空转移随机性的问题,计及实时交通与温度,提出了一种基于马尔可夫决策过程随机路径模拟的城市电动汽车充电负荷时空分布预测方法。首先,根据各类车型充电方式与出行特点对各类电动汽车进行分类;其次,根据蒙特卡洛方法建立各类电动汽车的时空转移模型,采用马尔可夫决策理论对出行路径进行实时动态随机模拟;根据电动汽车实测数据建立温度、交通能耗模型,计算得到实时单位里程耗电量。最后,以某典型城区为例,对不同温度、不同交通状况下电动汽车区域充电负荷进行计算。仿真结果表明,区域内快充负荷较大的节点充电波动性较大,环境温度升高或交通拥堵状况恶化会导致充电负荷高峰的持续时间增高。     

考虑负荷时空均衡和弹性响应的电动汽车快充电价定价策略

为了引导电动汽车有序充电,提出了一种考虑负荷时空均衡和弹性响应的电动汽车快充电价定价策略。引入交通流理论描述交通路网,建立电动汽车快充负荷时空分布模型;考虑配电网调度和电动汽车快充负荷的弹性需求,构建源-荷互动下的快充电价定价架构,并基于潮流追踪法从时空双维度推导快充电价的计算方法;在此基础上,计及电动汽车负荷弹性响应特性,以提升配电网的负荷均衡性为目标,建立快充电价定价策略,并通过迭代算法求解该定价策略。算例仿真结果表明,所提定价策略能够有效引导电动汽车进行有序快充,激励电动汽车用户与配电网友好互动,提升负荷的时空分布均衡性。     

基于交通信息和配电网全成本电价的电动汽车充电负荷调度方法

电动汽车的集中充电行为会在一定程度造成交通拥堵,为解决这一问题,综合考虑交通信息和电网信息,基于边际定价理论得到配电网节点边际电价和交通阻塞成本,构建电动汽车充电的全成本电价模型。在此基础上,提出一种考虑交通信息和配电网全成本电价的电动汽车充电负荷调度方法。通过仿真算例验证,该方法在满足电动汽车充电需求的同时可以有效缓解交通拥堵。     

基于路–电耦合网络的电动汽车需求响应技术

随着电动汽车(electric vehicle,EV)保有量的增长,大量无序充电负荷的接入可能给电网带来节点电压偏低、线路阻塞等影响。该文提出基于路-电耦合网络的EV需求响应技术,精确预测充电负荷时空分布特性并对其进行合理调度,以缓解或解决大规模EV无序充电引发的电网问题。首先分析路网交通信息与电网运行状态的交互影响,提出路网-电网耦合原则;在综合考虑路-电耦合对EV行为规律影响的基础上构建充电负荷预测模型,以获得聚合充电负荷的时空分布特性;进而提出考虑快充与慢充调控差异性的需求响应策略,其中快充调控可降低短时间内节点负荷,慢充调控可转移大量EV充电时间段;最后仿真结果表明,考虑路-电耦合能够更准确预测EV充电负荷并有效缓解电网电压偏低及输电线路阻塞问题。     

基于混合用户均衡理论和充放电管理的快/慢充电站规划

随着绿色出行理念的不断深入,电动汽车保有量逐年增长,而大规模的电动汽车充电负荷将对配电网产生不利影响。基于该背景,文章提出了一种计及充放电管理的充电站规划模型。首先,基于Wardrop用户均衡理论建立交通网混合用户均衡模型;其次,提出了一种基于负荷转移矩阵的充放电管理策略及其建模方法;然后,提出了基于流量均衡原理和充放电管理的快/慢充电站规划模型,利用分段线性化方法、大M法、二阶锥松弛技术对原问题进行处理;最后,采用IEEE 33节点配电网与12节点典型交通网验证了所提规划方法的有效性。     

计及耦合因素的电动汽车充电负荷时空分布预测

实现电动汽车与电网互利共赢的基础问题之一是如何有效预测电动汽车的充电负荷,而电动汽车时空转移的随机性和转移过程中各因素的耦合性增加了充电负荷预测的难度,本文提出一种计及动态转移规划和耦合因素的电动汽车充电负荷时空分布预测方法。首先,基于出行链技术建立含多类型电动汽车的单体出行数学模型;在此基础上,考虑交通流量、行驶路况和温度,构建电动汽车的单位里程能耗数学模型。其次,基于马尔可夫决策过程理论,考虑剩余行程和路网拥堵信息,动态更新路网信息和随机规划电动汽车时空转移路径。最后,基于算例,对比分析电动汽车及其充电负荷在不同策略、职能区域和出行日情况下的时空分布。结果表明：本文所提方法能够全面反映电动汽车车主的出行决策,且预测结果能真实反应电动汽车类型和职能区域导致的其充电负荷幅值和分布上的差异。     

考虑用户充电决策行为的电动汽车充电引导策略

快充站(fast charging station,FCS)是电动汽车(electric vehicle,EV)的重要能源供给设施。随着EV的推广应用,快充负荷也逐渐攀升,对配电网运行产生了一定影响。然而,快充负荷作为一种需求侧响应资源,可通过有序充电控制缓解EV接入给配电网运行带来的负面影响,因此文中提出考虑用户充电决策行为的EV充电引导策略。首先,考虑动态交通路况影响,利用出行链理论构建EV移动模型,进行用户出行模拟,并刻画剩余电量的时空分布。其次,考虑剩余电量、充电设施分布与充电服务价格,利用后悔理论构建用户充电决策模型,并刻画充电负荷时空分布。然后,以配电网网损最小为目标,构建充电服务价格优化模型,通过优化公共FCS的充电服务价格,引导充电负荷时空分布。最后,对不同服务价格方案进行对比,结果表明,文中方法对小容量车型的引导效果更好,且用户时间消耗等效折算系数越大,文中方法对充电负荷引导的效果越好。     

考虑分段充电的实用型电动汽车概率负荷模型

随着电动汽车发展的规模不断扩大,车辆的充电负荷将成为电网负荷的重要组成.由于自身充电行为的随机性,电动汽车充电负荷难以用传统的负荷模型进行描述.文章针对停车场内的电动汽车充电负荷,提出了一种考虑分段充电特性的实用型充电负荷概率模型.研究了单台电动汽车电流型分段充电负荷模型,在此基础上利用蒙特卡洛抽样模拟多台电动汽车的随机充电过程;通过最小二乘法对模拟的电动汽车充电负荷特性进行辨识,得到等值充电负荷模型参数集;考虑电动汽车进站时刻、充电时长占比等因素,结合分段模型参数辨识值得出各参数的概率分布特性,将停车场的充电负荷等效为一个变系数的负荷模型.利用实测出行规律的统计数据,在Matlab/Simulink中对该模型进行仿真验证负荷模型参数的有效性.仿真结果表明,文章建立的负荷模型简洁清晰地描述了充电行为随机的电动汽车充电负荷特性,可应用于规模化电动汽车充电负荷的实际工程计算中.