[发明专利]基于混合用户均衡理论和充放电管理的智能充电站规划方法

权利要求书

1.基于混合用户均衡理论和充放电管理的智能充电站规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

基于Wardrop用户均衡理论建立含充电汽车和普通汽车的混合均衡模型以表征实际交通网的稳态车流；

建立一种基于负荷转移矩阵的电动汽车慢充站充放电管理模型，实现用户充放电套利与平抑充电负荷的联合优化；

建立以系统投资费用与运行等效费用等年值最低为优化目标的智能快、慢充站规划模型；

对所述智能快、慢充站规划模型进行松弛处理，以将原模型转化为一个混合整数二阶锥问题并利用商业求解器求解；所述建立以系统投资费用与运行等效费用等年值最低为优化目标的智能快、慢充站规划模型具体如下：

(1)目标函数

具体数学表达式如下：

C_ope＝365×(C_tra+C_enT+C_TM+C_wave)  (18)

式中：F表示系统的全周期经济费用；C_con为系统建设费用；C_ope为系统运行费用；a′为等年值系数；r为折现率，取10％；N为机组寿命；

1)沿途快充站建设费用

式中：为在j₁快充站种类k₂沿途快充装置的建设数量；为快充站种类k₂沿途快充装置的单台建设费用；Ω_qc为所有沿途快充站集合；Ξ_qc为所有沿途快充装置种类集合；

2)目的地慢充站建设费用

式中：为在i慢充站种类k₃目的地慢充装置的建设数量；为种类k₃目的地慢充装置的单台建设费用；Ω_sc为所有目的地慢充站集合；Ξ_sc为所有目的地慢充装置种类集合；

3)车辆出行拥堵费用C_tra

式中：σ表示单位时间的等效费用；分别表示电动汽车和普通汽车的均衡出行时间；分别表示电动汽车和普通汽车经过最短路径且自由行驶时的出行固有时间；分别表示电动汽车和普通汽车的出行流量需求；

4)目的地慢充站充电费用C_enT

式中：fee_t表示t时刻慢充站的充电费用；表示慢充站实际充放电功率，其中充电值为正，放电值为负；

5)目的地慢充站电动汽车充放电管理费用C_TM

式中：κ为单位比例的充放电管理费用；α_i,t为当前时刻的慢充负荷实际调控比例；为当前时刻的慢充负荷功率需求；

6)目的地慢充负荷等效波动费用C_wave

式中：c₀′表示单位波动量的等效波动费用；表示第i个慢充站的平均负荷；根据式(24)可知目的地慢充负荷等效波动费用主要受实际充放电功率与平均负荷的偏差量所影响，偏差量总和越大，对电网的冲击越大，所产生的等效波动费用越大；反之则越优；

(2)约束条件

本模型的约束类型按照阶段和对象分为设备投建约束、配电网运行约束、交通网运行约束三类；

其中约束条件具体为：

1)设备投建约束Con-inv

a)投建数量约束

式中：表示各充电站的设备投建数量的总成、表示各设备单充电站的最大允许投建量，其中，qc,sc分别表示沿途快充站和目的地慢充站；

b)慢充站投建功率约束

式中：为在i慢充站种类k₃型慢充站建设数量；为k₃型慢充站的最大充电功率，其值大于0；为k₃型慢充站的最大放电功率；

c)快充站投建功率约束

式中：μ为单位车流量的快充功率折算系数；为快充站充电功率上限；为在j快充站种类k₂型快充站建设数量；Ω_road为交通网道路的集合；

2)配电网运行约束Con-EDN

a)电力潮流约束

式中：J₂K(j₂)、IJ₂(j₂)分别表示首、末节点为j₂的电网馈线集合；分别表示线路ij₂上的有功功率、无功功率；分别为馈线ij₂的电阻、电抗；为电网节点j₂电压的平方；为线路ij₂电流的平方；分别表示电网节点j₂的负荷有功功率、无功功率；式(29)为电能的有功平衡约束；式(30)为电能的无功平衡约束；式(31)为线路电压压降关系约束；式(32)为线路的功率与电压的等式关系；

b)安全稳定运行约束

式中：分别表示变电站j₃的可提供有功功率的下、上限；分别为变电站j₃的可提供无功功率的下、上限；式(33)约束了节点电压波动的安全范围；式(34)对线路的所通过电流上下限进行约束；式(35)和式(36)分别对上级电网输入的有功功率和无功功率上下限进行约束；Ω_line、Ω_gen分别表示所有线路、主网发电节点的集合；

3)交通网运行约束Con-TN

交通网运行约束包括交通网的网络模型约束和电动汽车充放电管理措施约束，归纳为：

a)路段累积车流量

b)交通流量守恒

c)混合均衡模型的数学表达

d)路段交通流量

e)车辆通行时间

f)出行等效时间费用

g)慢充负荷转移约束

h)慢充站实际功率约束

i)调控负荷比例约束

j)充放电限度约束。