一种基于充电站定价策略的电动汽车负荷管理方法技术

一种基于充电站定价策略的电动汽车负荷管理方法，包括：以配电网发电总成本最小化为目标建立配电网最优潮流模型；以电动汽车用户的充电成本最小化为目标建立电动汽车用户最优充电站和充电时段选择模型；将配电网最优潮流模型转化为线性规划模型；建立双层规划模型，其中上层问题为配电网最优潮流问题，下层问题为电动汽车用户最优充电站和充电时段选择问题；将双层规划模型转化为单层混合整数线性规划模型；通过求解单层混合整数线性规划模型得到充电站定价的最优策略，为电动汽车用户提供最优充电方案。本发明专利技术利用充电站定价策略增强电动汽车用户与电网和交通网的互动，既降低电动汽车用户的充电成本，又能缓解交通阻塞和促进电网安全经济运行。和促进电网安全经济运行。和促进电网安全经济运行。

【技术实现步骤摘要】
一种基于充电站定价策略的电动汽车负荷管理方法


[0001]本专利技术属于耦合电力系统和交通系统的应用
，特别涉及一种基于充电站定价策略的电动汽车负荷管理方法。

技术介绍

[0002]电力系统和交通系统是温室气体排放的两个主要部分。在“碳达峰、碳中和”的背景下，新能源的接入和交通系统电气化是减少温室气体的重要举措。电动汽车由于具有低碳环保的优势，对于实现“双碳”目标尤为重要。
[0003]在电动汽车逐渐普及的情况下，电动汽车充电问题成为一大挑战。一方面，大量电动汽车无序接入电力系统，会给电网的经济性和安全性带来一定的挑战；另一方面，电动汽车同时寻求充电费用最低的充电站，会对交通系统带来一定的阻塞。因此，根据电动汽车用户的偏好，研究充电站定价策略，能够利用激励措施提高电动汽车用户参与电力和交通系统的互动。
[0004]目前对电动汽车充电调度策略的研究主要集中在以电网为主导，未考虑影响电动汽车用户充电行为的诸多因素。除了充电电价以外，电动汽车用户到达充电站的时间、以及充电开始时间等也直接影响着用户的充电意愿。因此，充分考虑多因素，制定合理的充电站定价策略，能够有效的缓解交通阻塞和促进电网安全经济运行。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提出一种基于充电站定价策略的电动汽车负荷管理方法，以实现电动汽车充电负荷的管理，从而实现电力系统和交通系统安全高效的运行。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种基于充电站定价策略的电动汽车负荷管理方法，包括以下步骤：
[0008]1)建立配电网最优潮流模型，所述模型的目标函数为配电网发电总成本最小化，并获取所述模型的约束条件；
[0009]2)建立电动汽车用户最优充电站和充电时段选择模型，所述模型的目标函数为电动汽车用户的充电成本最小化，并获取所述模型的约束条件；
[0010]3)通过线性化方法将配电网最优潮流模型转化为线性规划模型；
[0011]4)建立双层规划模型，其中上层模型为配电网最优潮流模型，下层模型为电动汽车用户最优充电站和充电时段选择模型；
[0012]5)通过强对偶理论将双层规划模型转化为单层混合整数线性规划模型；
[0013]6)通过求解单层混合整数线性规划模型得到充电站定价的最优策略，从而为电动汽车用户提供最优充电方案。
[0014]本专利技术进一步的改进在于，步骤1)所述建立配电网最优潮流模型具体包括：
[0015]101)建立目标函数：
[0016]配电网的决策变量是充电站的充电电价，目标为最小化配电网发电总成本；
[0017][0018]式中，P
gen
是配电网发电机的出力，c
l
是第l段阶梯电价，l是阶梯电价的分段编号，是发电机出力对应第l段阶梯电价的分界点；
[0019]102)模型约束条件：
[0020]约束条件包括配电网节点功率平衡约束、视在功率上限约束、发电机出力上下限约束、节点电压上下界约束、充电站电价均值约束以及充电站电价上下限约束；
[0021][0022][0023][0024][0025][0026][0027][0028][0029][0030][0031]式中，和是发电机g在时段t的有、无功出力；g是发电机的编号；t是时段编号；是光伏机组s在时段t的有功出力；和是节点i在时段t的有、无功负荷关于电价的函数；s是光伏机组的编号；i是配电网节点编号；和是支路(i，j)在时段t的有、无功潮流；(i，j)是从节点i到节点j的支路；g
ij
和b
ij
是支路(i，j)的电导和电纳；v
i,t
是节点i在时段t的电压幅值；θ
ij,t
是节点i和节点j在时段t的相角差；S
ij,max
是支路(i，j)的视在功率上限；和是发电机有功出力上下限；和是发电机无功出力上下限；v
i,min
和v
i,max
是节点i的电压幅值上下限；π
k,t
是充电站k在时段t的充电电价；是充电站k一天内的电价均值；k是充电站的编号；π
k,min
和π
k,max
是充电站k的电价上下限；是配电网节点集合；是配电网支路集合；是时间段集合；是充电站集合；是可调度发电机集合。
[0032]本专利技术进一步的改进在于，步骤2)所述建立电动汽车用户最优充电站和充电时段选择模型具体包括：
[0033]201)建立目标函数：
[0034]电动汽车用户的决策变量是充电站和充电时段的选择，目标为最小化充电总成
本；
[0035][0036]式中，C
n,k,t
(π)是电动汽车用户n在时段t于充电站k充电的总成本关于电价的函数；n是电动汽车的编号；I
n,k,t
是电动汽车n在时段t选择充电站k的决策；
[0037]202)模型约束条件：
[0038]约束条件包括充电总成本约束和充电站和充电时段选择约束；
[0039][0040][0041]式中，E
n
是电动汽车n的需求电量；是电动汽车n到充电站k路程上所花费的时间；γ
n,t
是电动汽车n在时段t充电的满意度；α，β和γ分别是充电费用、路程耗费和充电开始时间各部分成本之间的权重系数；ε是电动汽车集合。
[0042]本专利技术进一步的改进在于，步骤3)所述通过线性化方法将配电网最优潮流模型转化为线性规划模型具体包括：
[0043]301)线性化分段线性目标函数：
[0044]根据分段线性目标函数的凸性，通过式(15)对原模型中发电机出力变量进行替换；原始目标函数(1)被转化为线性形式(17)；
[0045][0046][0047][0048]式中，是引入的辅助变量，用于替换原目标函数中的发电机出力变量，表示时段t位于阶梯电价l段的出力值；是位于第l段辅助变量的上界；
[0049]302)线性化约束条件：
[0050]根据泰勒级数展开(18)
‑
(21)和数学变换(22)(23)，非线性支路潮流等式转化为线性形式(24)(25)，电压上下界约束重写为式(26)；
[0051]sinθ
ij,t
≈θ
ij,t
(18)
[0052][0053]v
i,t
v
j,t
θ
ij,t
≈θ
ij,t
(20)
[0054][0055][0056][0057][0058][0059][0060]式中，v
ij,t
是节点i和节点j在时段t的电压幅值差；是节点i在时段t的电压幅值初值；是节点i与节点j在时段t的电压相角差的初值；作为一个独立的变量，是节点i在时段t的电压幅值的平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于充电站定价策略的电动汽车负荷管理方法，其特征在于，包括以下步骤：1)建立配电网最优潮流模型，所述模型的目标函数为配电网发电总成本最小化，并获取所述模型的约束条件；2)建立电动汽车用户最优充电站和充电时段选择模型，所述模型的目标函数为电动汽车用户的充电成本最小化，并获取所述模型的约束条件；3)通过线性化方法将配电网最优潮流模型转化为线性规划模型；4)建立双层规划模型，其中上层模型为配电网最优潮流模型，下层模型为电动汽车用户最优充电站和充电时段选择模型；5)通过强对偶理论将双层规划模型转化为单层混合整数线性规划模型；6)通过求解单层混合整数线性规划模型得到充电站定价的最优策略，从而为电动汽车用户提供最优充电方案。2.根据权利要求1所述的一种基于充电站定价策略的电动汽车负荷管理方法，其特征在于，步骤1)所述建立配电网最优潮流模型具体包括：101)建立目标函数：配电网的决策变量是充电站的充电电价，目标为最小化配电网发电总成本；式中，P
gen
是配电网发电机的出力，c
l
是第l段阶梯电价，l是阶梯电价的分段编号，是发电机出力对应第l段阶梯电价的分界点；102)模型约束条件：约束条件包括配电网节点功率平衡约束、视在功率上限约束、发电机出力上下限约束、节点电压上下界约束、充电站电价均值约束以及充电站电价上下限约束；充电站电价均值约束以及充电站电价上下限约束；充电站电价均值约束以及充电站电价上下限约束；充电站电价均值约束以及充电站电价上下限约束；充电站电价均值约束以及充电站电价上下限约束；充电站电价均值约束以及充电站电价上下限约束；充电站电价均值约束以及充电站电价上下限约束；充电站电价均值约束以及充电站电价上下限约束；充电站电价均值约束以及充电站电价上下限约束；充电站电价均值约束以及充电站电价上下限约束；式中，和是发电机g在时段t的有、无功出力；g是发电机的编号；t是时段编号；
是光伏机组s在时段t的有功出力；和是节点i在时段t的有、无功负荷关于电价的函数；s是光伏机组的编号；i是配电网节点编号；和是支路(i，j)在时段t的有、无功潮流；(i，j)是从节点i到节点j的支路；g
ij
和b
ij
是支路(i，j)的电导和电纳；v
i,t
是节点i在时段t的电压幅值；θ
ij,t
是节点i和节点j在时段t的相角差；S
ij,max
是支路(i，j)的视在功率上限；和是发电机有功出力上下限；和是发电机无功出力上下限；v
i,min
和v
i,max
是节点i的电压幅值上下限；π
k,t
是充电站k在时段t的充电电价；是充电站k一天内的电价均值；k是充电站的编号；π
k,min
和π
k,max
是充电站k的电价上下限；是配电网节点集合；是配电网支路集合；是时间段集合；是充电站集合；是可调度发电机集合。3.根据权利要求2所述的一种基于充电站定价策略的电动汽车负荷管理方法，其特征在于，步骤2)所述建立电动汽车用户最优充电站和充电时段选择模型具体包括：201)建立目标函数：电动汽车用户的决策变量是充电站和充电时段的选择，目标为最小化充电总成本；式中，C
n,k,t
(π)是电动汽车用户n在时段t于充电站k充电的总成本关于电价的函数；n是电动汽车的编号；I
n,k,t
是电动汽车n在时段t选择充电站k的决策；202)模型约束条件：约束条件包括充电总成本约束和充电站和充电时段选择约束；包括充电总成本约束和充电站和充电时段选择约束；式中，E
n
是电动汽车n的...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶洪兴，孔维乐，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：