[发明专利]一种基于微观交通仿真的电动汽车换电站与电网互动方法及系统

说明书

本发明提出了一种基于微观交通仿真的电动汽车换电站与电网互动方法及系统，该系统中包括：配电模块、微观交通模拟模块、电动汽车换电站运行商模拟模块和电动汽车换电策略模拟模块。通过提供的基于微观交通仿真的电动汽车换电站与电网互动仿真软件架构，在具备换电站与电网互动特性的高精度仿真能力下，能够为换电站选址、电池和换电车位数量优化、换电站参与辅助服务的充放电调度策略、换电服务诱导信息发布策略、电池配送车辆调度、电动汽车换电目的地及路径选择等多方面研究提供模拟和验证环境。本发明能够有效利用现有成熟的专业交通仿真软件，降低仿真系统的整体构建难度。

技术领域

本发明涉及一种基于微观交通仿真的电动汽车换电站与电网互动方法及系统，特别是涉及电力系统仿真模拟技术领域。

背景技术

化石能源的大量开采和消耗造成的能源短缺和环境不断恶化，已越来越成为世界范围内广受关注的问题。新能源汽车技术被认为是有望解决未来化石燃料短缺问题的有效手段，得到了快速发展。

然而相对于燃油汽车便捷的加油方式和成熟的燃油配送和存储技术，电动汽车的补能方式一直有待于研究并进一步提升。早在2007年以色列的Betterplace公司就提出了电动汽车换电的概念并建立世界上第一座电动汽车换电站，此后2009年我国国家电网公司推出“换电为主、插电为辅、集中充电、统一配送”的运营模式，但由于电池产权归属不明确、接口标准不统一、多方利益不平衡等问题，2013年国网公司放弃电动汽车的换电模式，换电模式也一度退出大众的视野。近年来，随着蔚来汽车在面向消费者、北汽新能源在面向出租车网约车等换电模式初见成效，同时充电技术的缓慢发展也在不断制约着新能源汽车的推广步伐，换电模式又得以被重新重视起来。

相对于电动汽车的充电模式，其换电模式最大的优势在于速度。以特斯拉Model S75D为例，其使用超级充电桩也需要80分钟才能完全充满。而蔚来汽车推出的全自动换电站，仅需3分钟就能完成一辆车的全部换电操作，即使考虑排队等候等额外时间，换电模式相对充电在速度上的优越性，也是显而易见的。

换电模式还有一个优势在于降低了电动汽车与电网互动过程中的时空耦合性，相对于充电站而言，换电站更易于参与有序充电和电网互动，从而实现削峰填谷、调频、备用等辅助服务功能。

当然换电模式也有其自身的问题。不同于在居民小区和工作单位的停车位上建造的充电桩，换电站必须同时兼顾电力网络和交通网络的运行特性，其涉及站点选址、电池组定量、换电网络设计等问题的规划方案制定及其评估是技术难点。

为了更好的研究不同情况下电动汽车换电站对电力系统的影响，需要对其电网互动特性进行模拟。现有对电动汽车换电站的研究主要关注在换电站电力负荷预测、电池组需求规划、换电站调度策略等方面，鲜有对电动汽车换电站与电网互动特性的模拟仿真方法的研究。且现有研究中大都采用基于概率统计模型来模拟电动汽车用户行为的分析方法，一方面由于我国缺乏电动汽车用户行为的统计数据，所以现有研究中常常采用国外早期的统计数据（如美国交通部2009年的美国家庭旅游调查报告），既忽略了报告中所用数据年份至今电动汽车行业的发展，又忽视了我国与国外之间存在的国情差异；另一方面，基于概率统计分布的模型过于宏观，难以描述不同城市、不同交通状况，以及换电站的不同地理布局等情况下变电站与电网互动特征的区别。

以单个车辆为基本单元的微观交通仿真，能够较为真实的反映车辆在道路上的跟车、超车及车道变换等微观行为，比较适合用来研究电动汽车与电网交互行为。现有基于微观交通仿真的电动汽车相关研究，主要还是集中于充电模式，由于充电站和换电站在运营方式和与电网互动模式方面存在着不同，其研究成果无法直接应用于换电站。此外，交通仿真本身是一个非常专业的领域，现有基于交通仿真的电动汽车相关研究做了大量简化，导致分析结果的准确性大大降低。

发明内容

发明目的：提出一种基于微观交通仿真的电动汽车换电站与电网互动方法及系统，以解决现有技术存在的上述问题。