[发明专利]基于服务站通用模型的电动汽车充换电网络一体化调度方法

摘要

本发明公开了一种基于服务站通用模型的电动汽车充换电网络一体化调度方法，建立充换电网络中三种类型服务站的通用模型，用以表征服务站的行为（充电、换电、电池调配）与状态（满电池组数量和空电池组数量）之间相互影响与制约的关系；根据服务站各采样周期内的初始换电需求，利用排队论原理仿真获得服务站的实际换电数量，以充分计及服务站的充电设备数量、用户平均到达率以及等待队长上限对服务站换电能力的影响；建立实际充换电网络运营的一体化调度模型，通过优化电池组的充电方案、调配方案以及物流方案，使得网络的运营费用最小。

主权项

1.一种基于服务站通用模型的电动汽车充换电网络一体化调度方法，其特征在于：包括以下步骤：1）建立充换电网络中三种类型服务站：集中型充电站、充换电站和配送站的通用模型，以表征服务站的状态与行为之间的关系，所述状态包括满电池组数和空电池组数，所述行为包括换电、充电、电池调配，所述状态与行为之间的关系为：Qi,tf=Qi,t-1f+Qi,t-[t_chg/T]c-Qi,t-1h-Qi,t-1d,Qi,t-1d≥0Qi,t-1f+Qi,t-[t_chg/T]c-Qi,t-1h+ΣjQi,t-[disij/T]d,Qi,t-[disij/T]d<0---(1)]]>Qi,te=Qi,t-1e+Qi,t-1h-Qi,t-1c+ΣjQi,t-[disij*2/T]d,Qi,t-[disij*2/T]d≥0Qi,t-1e+Qi,t-1h-Qi,t-1c-ΣjQi,t-[disij/T]d,Qi,t-[disij/T]d<0---(2)]]>Qi,th≤Qi,tfQi,tc≤Qi,teQi,td≤Qi,tf-Qi,th,ifQi,td>0---(3)]]>式中：为t时刻服务站i的满电池组数量；为t时刻服务站i的空电池组数量，t＝1表示初始时刻；为t时刻服务站i为用户换电的满电池组数量；为t时刻服务站i开始充电的空电池组数量；为t时刻服务站i开始调配的满电池组数量，表示t时刻服务站i调出电池组，表示t时刻有满电池组从其他服务站向服务站i调出。t_chg为电池组充电所需时间(min)；T为采样周期（min）；dis_ij为服务站i到服务站j的电池组调配最少单程用时(min)；[]表示向上取整；2）依据排队论的相关理论，电动汽车换电服务系统可看成一个排队系统，系统的顾客是电动汽车，服务台是换电设备，服务台提供的服务是更换电池，根据排队论原理获得服务站的实际换电能力，对原始换电需求曲线进行修正：Qi,tr=min(Qi,tR,Ni,t)---(4)]]>式中：N_i,t第t个采样周期内服务站i的换电能力；为t时刻服务站i的原始换电需求；为修正后t时刻服务站i的换电需求；3）根据网络交通图，利用dijkstra算法求解最短用时路径；4）计算一个运营日内充换电网络的物流费用：Fd=ΣtΣiΣjceil(abs(Qij,td)/vc)*disij*cev/120---(5)]]>式中：F_d为物流费用；为t时刻服务站i配送给服务站j的满电池组数，如果满电池组从服务站j配送至服务站i，则为负；vc为每辆车能够装载的电池组数，单位为块；c_ev为单个物流车辆每小时的运费，单位为元/小时；5）计算一个运营日内充换电网络的充电费用：Fc=ΣiΣtime=148Σt=timetime+[t_chg/30]-1Qi,tc*pack*T*P(t)---(6)]]>式中：F_c为充电费用；p_ack为电池组的充电功率，单位为KW；P(t)为t时刻的电价，单位为元；6）以分时电价为背景，以网络运营费用最小化为目标，建立实际电动汽车充换电网络运营一体化调度模型，从而得出一体化调度的充电和电池调配策略：minF＝F_c+F_d               (7)s.t.Qi,th=min(Qi,tf,Qi,tr),∀i,t---(8)]]>Qi,th=Qi,tr,∀i,t---(9)]]>Qi,tc≤min(Qi,te,Pi*1000/pack),∀i,t---(10)]]>Σjceil(Qij,td/vc)≤nci,ifQij,td>0,∀i,t---(11)]]>Qi,td≤Qi,tf-Qi,th,ifQi,td>0,Qi,td=ΣjQij,td,∀i,t---(12)]]>Qij,td+Qji,td=0---(13)]]>ΣiQi,td=0,∀t---(14)]]>式中：P_i为服务站i的容量，单位为MW；nc_i为站点i的物流车辆数。