[发明专利]一种电动公交车充换电站优化运行方法

说明书

本发明公开了一种电动公交车充换电站优化运行方法，首先建立基于换电规则的车辆换电需求和电池组充电需求模型；其次提出评价指标，结合熵权法建立电池组评价体系，将车辆换电需求和电池组充电需求最优匹配，保证电池组均衡使用，增加电池组使用寿命；在此基础上建立电动公交车充换电站内电池组有序充电双层优化模型，对电动公交车充换电站内换电规则和电池组充电方案联合优化，得到最优的换电规则与充电方案。相较于常规的运行方法，本发明在保证电动公交车充换电站内安全经济运行的基础上降低大规模电池组接入电网对电网的不利影响。

技术领域

本发明涉及电动公交车优化调度技术领域，特别是一种电动公交车充换电站优化运行方法。

背景技术

近年来，全球化石能源紧缺、环境问题日益恶化，能源危机和环境污染是当今世界各国所面临的共同难题，是人类社会可持续发展的巨大障碍。电动汽车(具有节能、环保、低碳的优点，成为我国重点支持的战略性新兴产业。以电动公交车为代表的公共交通行业，由于其车辆电能供给量大、供给间隔小、规格较为统一，更适用于换电模式。而对于日益发展的电动公交车充换电站，大规模电池组的无序充电行为会导致系统在特定时段内负荷激增，进而导致变压器过载老化、负荷峰谷差增大、电压质量恶化、线路网损增加等现象。由于电池组的充电行为具有灵活性，针对电动公交车充换电站运行优化可以降低充电成本、提升设备利用率、有效改善负荷特性以降低充电负荷对电网不良影响。

目前，现有的电动公交车充换电站运行方法基于1.固定的换电规则(车辆进站即更换电池或剩余电池电量不足时更换电池)，优化策略空间局限性较大；2.车辆与电池组对应关系简单，优化效果有进一步提升空间；或无对应关系，可能导致电池组不均衡使用，增大电池组损耗，降低电池组寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动公交车充换电站优化运行方法，基于电动公交车充换电站及车辆的基本参数和统计特性，建立基于换电规则的车辆换电需求和电池组充电需求模型；提出评价指标，结合熵权法建立电池组评价体系，以将车辆换电需求和电池组充电需求最优匹配；在此基础上，以充换电站内充电成本最小、充电负荷波动最小为目标，对换电规则与充电方案进行联合优化，得到电动公交车充换电站最优运行方法。

实现本发明目的的技术方案为：

一种电动公交车充换电站优化运行方法，包括步骤

A、输入已知变量，电动公交车相关参数，包括：电池组容量C_B，车辆行驶单位耗电量C_E，电池组最小荷电状态SOC_min；电动公交车充换电站相关参数，包括：站内充电桩数量N_cha，其最大、最小充电功率分别为P_max、P_min，充电效率η_cha，备用电池组数量，充换电站服务公交线路数量K，其中，线路k长度D_k，车辆数量M_k，k＝1,2,…K；充换电站采用专供变压器，变压器容量T_trans的功率因数为cosθ；发车时刻表，单程行驶时间统计表，分时电价表；

B、基于单程行驶时间统计数据，采用蒙特卡洛法模拟单日不同发车时刻对应的车辆单程运行时间；

C、建立基于换电规则的车辆换电需求和电池组充电需求模型，得到各车辆需要换上电池时刻、各换下电池组的可充电起始时刻、充电电量；

所述建立基于换电规则的车辆换电需求和电池组充电需求模型的方法为：

C1、假设充换电站内服务K条公交线路的充换电服务；电动公交车按照队列发车，遵循先入先出的原则；结合第k条公交线路的车辆数量M_k、发车时刻表与单程行驶时间统计数据，构造第k条公交线路的发车时刻矩阵行驶时间矩阵与到站时刻矩阵