[发明专利]基于EV车主意愿的电力交通耦合系统协调博弈调度方法

说明书

本发明提供了一种基于EV车主意愿的电力交通耦合系统协调博弈调度方法，包括：(1)：建立交通网络的模型，包括基于图论建立的交通网络拓扑模型和EV车主充电行为模型；(2)：建立电力交通耦合网络双层协调博弈调度模型，上层电力网络以配电成本最低为优化目标，考虑网络约束建立优化模型，下层交通网络中各充电站以自身收益最大化为目标，建立非合作博弈模型；(3)：求解双层优化模型，采用二阶锥规划方法求解上层电网最优潮流问题，并通过潮流追踪法获取电网节点电价，针对下层交通网络中充电站的非合作博弈问题，采用贪心算法求解，上下层子问题的优化变量交替迭代，直至问题收敛，实现系统的统一调度和优化运行。

技术领域

本发明属于电力检测技术领域，特别涉及基于EV车主意愿的电力交通耦合系统协调博弈调度方法。

背景技术

为了减少对即将枯竭的化石能源的依赖并降低温室气体的排放，交通运输领域电气化已经得到各国的政策支持，成为近年来的研究热点。2017年，英国政府宣布截至2040年将禁止销售新的汽油车和柴油车。近年来，挪威是全球电动汽车(Electric vehicle,EV)普及率最高的国家，电动汽车占2019年第一季度新车销量的48％。美国，特别是加利福尼亚州，正在积极制定激励措施，以提升电动汽车的市场占比和促进对充电基础设施的投资。一些亚洲国家，例如中国和日本，也设定了雄心勃勃的电动汽车市场份额目标。

与传统汽车相比，电动汽车具有更多样化的能量来源，尤其是可再生能源发电，且其内部的电气化系统动作速度更快也更可控。此外，先进的通信技术(如5G蜂窝网络)，GPS设施和智能量测设施，使得交通网络和EV车主之间的双向数据交换成为可能。在此背景下，EV作为灵活的动态负荷和能源缓冲载体，正在加强电力网络和交通网络之间的耦合。大量的电动汽车的渗透可能会降低电网的稳定性，但如果管理得当，它们也能够增加电网的灵活性并促进可再生能源消纳。通过对EV采用高效合理的充电策略，电网和交通网络有望实现优良的合作，从而形成电网、交通网络以及EV车主多赢的局面。

目前，各国学者已经开展了针对EV的实用有效的充电策略的探索研究。其中，集中式策略能够从系统层级做出调度策略，以协调所有EV的充电行为。尽管就全局最优性和电网稳定性而言，分布式策略不及集中式策略，但分布式策略确实保护了用户隐私和权限，并且降低了计算和通信成本。

充电价格是影响充电站和EV用户效益的最主要原因之一。根据文献，近年来不少学者都开展了针对不同电价机制对配电系统稳定性以及电气化交通系统运行效率影响的研究，并逐步将目光投向了动态价格策略的制定，比如基于EV车主停留时间的计费方式，联合调度电动汽车和储能的定价方式，但总体来说，现有动态价格策略的研究一般研究对象较为理想，距离实际应用距离尚远。

在充电行为建模方面，已有部分研究考虑了技术、环境和经济因素。大体上看，主要是从运输、车辆技术和电力系统三个角度研究影响电动汽车充电行为和驾驶方式的主要原因。也有研究综合考虑充电服务费用、用户等待的时间成本和电池寿命相关的成本等因素对EV车主充电决策的影响。此外，不同类型的EV用户(如商业用户和私人用户)在不同的典型日(工作日和周末)，充电意愿都是有区别的。但是现有研究大多数都忽略了影响充电行为的各种因素，特别是在集中调度中，这些因素随着EV车主的权限剥夺而被忽略。

电力网络和交通网络的耦合使得电动汽车相关的规划和调度成为多利益主体问题，大多基于博弈理论来建模，通常考虑为电力网络和交通网络之间，充电站之间，充电站和EV车主之间，采用启发式或解析优化的方法进行求解，协调电力网络与交通网络的经济运行。

然而，上述研究很少同时考虑价格策略和电力交通网络的耦合关系，这在一定程度上会导致较弱的实际可行性。

发明内容

本发明提供一种基于EV车主意愿的电力交通耦合系统协调博弈调度方法，利用非合作博弈方法平衡充电站之间收益和充电设施使用率，促进当地的可再生能源消纳，从而推动电力交通耦合系统的和谐发展。