一种考虑用户有限理性和市场监管的充电站动态定价方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑用户有限理性和市场监管的充电站动态定价方法，包括以下步骤：设置市场监管参数和初始充电需求、节点边际电价和充电电价；配电网运营商根据当前充电需求，基于直流最优潮流模型更新节点边际电价；充电站运营商根据当前充电需求和节点边际电价，遵守市场监管约束更新充电电价；电动汽车用户根据当前充电电价，基于有限理性动态用户均衡模型更新充电需求；计算充电需求、节点边际电价和充电电价的更新误差，若均小于给定阈值，则停止迭代，输出充电电价。本发明专利技术考虑电动汽车用户在充电决策方面的有限理性和市场监管，可以提高定价策略的可行性和经济性，提高充电站运营商利润，保障电动汽车用户权益，促进电动汽车的良性发展。进电动汽车的良性发展。进电动汽车的良性发展。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑用户有限理性和市场监管的充电站动态定价方法


[0001]本专利技术涉及充电站定价领域，特别是涉及一种考虑用户有限理性和市场监管的充电站动态定价方法。

技术介绍

[0002]近年来，电动汽车数量迅速增加，其具有环保节能的优点，有望逐渐替代传统内燃机汽车，可以有效缓解温室效应和化石燃料危机。充电站是电动汽车的关键配套设施，在市场侧方面，充电站运营商向配电网运营商以节点边际电价批发购电，再以零售价格售电给电动汽车用户，并从中赚取差价获利，定价行为受到第三方市场监管机构的约束；在需求侧方面，充电站运营商的定价策略将改变交通网络中充电需求的时空分布，影响充电站运营商的零售营收；在供应侧方面，充电需求的变化将改变配电网运营商管理的电力网络中充电负荷的时空分布，影电力网络的节点边际电价，从而影响充电站运营商的批发购电成本。因此，准确建模电动汽车充电供应侧、市场侧和需求侧之间的博弈决策理性，同时考虑客观的市场监管机制，将有利于提高充电站定价策略的经济性和可行性，提高充电站运营商利润，同时保障电动汽车用户的权益，促进电动汽车行业发展的良性循环。
[0003]现有的研究通常假设电动汽车用户具有完全理性，对包含充电成本在内的出行成本是绝对敏感的，但通常电动汽车用户对于出行成本具有一定的容忍度，当出行成本降低到某个可接受的范围内时，电动汽车用户不会再为了降低一小部分出行成本而继续调整出行方案和充电方案，因此真实的电动汽车用户是有限理性，而现有的研究未能充分考虑电动汽车用户的有限理性，降低了充电站定价策略的准确性，预期的充电利润难以实现；另一方面，现有的研究忽略了第三方市场机构对于充电站运营商的监管效应，假设充电站运营商和电动汽车用户之间的博弈是完全的卖方市场，导致充电站运营商过度收费而电动汽车用户的利益单方面受损的不合理定价。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提出一种考虑用户有限理性和市场监管的充电站动态定价方法，考虑电动汽车用户在充电决策方面的有限理性和市场监管，提高充电站运营商利润的同时保障电动汽车用户权益，促进电动汽车的良性发展。
[0005]为达到上述预期效果，本专利技术的技术方案如下：
[0006]本专利技术提供了一种考虑用户有限理性和市场监管的充电站动态定价方法，其包括以下步骤：
[0007]步骤一，设置市场监管参数和初始充电需求、节点边际电价和充电电价；
[0008]步骤二，配电网运营商根据当前充电需求，基于直流最优潮流模型更新节点边际电价；
[0009]步骤三，充电站运营商根据当前充电需求和节点边际电价，遵守市场监管约束更新充电电价；
[0010]步骤四，电动汽车用户根据当前充电电价，基于有限理性动态用户均衡模型更新充电需求；
[0011]步骤五，计算充电需求、节点边际电价和充电电价的更新误差，若均小于给定阈值，则停止迭代，以当前的充电电价作为充电站运营商的最优动态定价；否则重复步骤二至步骤五。
[0012]进一步地，所述步骤一中，市场监管参数包括充电站运营商的最低充电电价、最高充电电价和最高充电电价均值。
[0013]进一步地，所述步骤一中，初始充电需求中各充电站各时刻均有一半的充电桩处于充电状态，初始各电力节点的节点边际电价均等于配电网运营商向上级电网购电的价格，初始各充电站各时刻的充电价格均等于最高充电电价均值。
[0014]进一步地，所述步骤二中，基于直流最优潮流模型更新节点边际电价，包括：
[0015]将当前第k次迭代后充电负荷P
iP,ch,k
(t)带入节点负荷P
i
(t)，求解所述直流最优潮流模型，提取各充电站所在电力节点的所述节点功率平衡约束的对偶变量，组成集合作为第k+1次迭代更新后的节点边际电价，同时作为充电站运营商向配电网运营商购电的批发电价。
[0016]进一步地，所述步骤三中，遵守市场监管约束更新充电电价，包括：
[0017]充电站运营商将以节点边际电价向配电网运营商批发购电，再以充电电价售电给电动汽车用户，从充电电价和节点边际电价的差价中牟利，其定价方案由优化得到，优化采用的目标函数为利润最大化：
[0018][0019]其中c
opt,k+1
为第k+1次迭代更新后的充电电价,为充电站运营商的总利润，c
j
(t)为充电站j在t时刻的充电电价，为第k+1次迭代更新后充电站j所在电力节点ω(j)在t时刻的节点边际电价，为当前第k次迭代后充电站节点j在t时刻的充电负荷,V
ch
为充电站集合；
[0020]优化需要满足的约束条件为市场监管约束和容量约束。
[0021]进一步的，所述步骤四中，基于有限理性动态用户均衡模型更新充电需求，包括：
[0022]电动汽车用户h
p,τ
(t)的出行成本为φ
p,τ
(t)，包括时间成本、不准时成本ρ
p,τ
(t)和充电成本θ
p
(t)，其中充电成本θ
p
(t)受充电电价的影响；
[0023]在给定的第k+1次迭代更新后的充电电价c
opt,k+1
下，电动汽车用户出于有限理性，对出行成本的敏感性是有限的，将通过调整出行决策不断优化出行成本，直到出行成本降低到区间[μ
od,τ
,μ
od,τ
+ε
od,τ
]，其中为最小出行成本，ε
od,τ
为电动汽车用户的成本容忍度，当各电动汽车用户之间的非合作博弈达到有限理性用户动态均衡时，用户决策记为，满足：
[0024][0025]没有任何用户可以通过改变出行决策来降低超过ε
od,τ
的出行成本，因此没有用户
愿意继续调整出行决策，此时出行决策对应的充电需求P
T,ch,k+1
即为第k+1次迭代更新后的充电需求。
[0026]进一步的，所述步骤五中，计算充电需求、节点边际电价和充电电价的更新误差，具体为：
[0027]分别计算第k+1次和第k次迭代的充电需求、节点边际电价和充电电价的相对误差，并判断是否小于给定的阈值：
[0028][0029]其中‖
·
‖为2
‑
范数算符，分别为充电需求、节点边际电价和充电电价的更新误差，分别为充电需求、节点边际电价和充电电价的收敛阈值。
[0030]若充电需求、节点边际电价和充电电价的更新误差均小于给定的收敛阈值，即同时满足则迭代停止，当前充电定价即为最优充电定价。
[0031]与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：
[0032]本专利技术所提出的充电站动态定价方法，在市场侧考虑了第三方市场监管机构的约束；在供应侧建立直流最优潮流模型，考虑了充电负荷时空分布改变所引起的节点边际电价变化，以及对充电站运营商批发购电成本的影响；在需求侧建立了有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑用户有限理性和市场监管的充电站动态定价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，设置市场监管参数和初始充电需求、节点边际电价和充电电价；步骤二，配电网运营商根据当前充电需求，基于直流最优潮流模型更新节点边际电价；步骤三，充电站运营商根据当前充电需求和节点边际电价，遵守市场监管约束更新充电电价；步骤四，电动汽车用户根据当前充电电价，基于有限理性动态用户均衡模型更新充电需求；步骤五，计算充电需求、节点边际电价和充电电价的更新误差，若均小于给定阈值，则停止迭代，以当前的充电电价作为充电站运营商的最优动态定价；否则重复步骤二至步骤五。2.根据权利要求1所述考虑用户有限理性和市场监管的充电站动态定价方法，其特征在于，所述步骤一中，市场监管参数包括充电站运营商的最低充电电价、最高充电电价和最高充电电价均值。3.根据权利要求1所述考虑用户有限理性和市场监管的充电站动态定价方法，其特征在于，所述步骤一中，初始充电需求中各充电站各时刻均有一半的充电桩处于充电状态，初始各电力节点的节点边际电价均等于配电网运营商向上级电网购电的价格，初始各充电站各时刻的充电价格均等于最高充电电价均值。4.根据权利要求1所述考虑用户有限理性和市场监管的充电站动态定价方法，其特征在于，所述步骤二中，基于直流最优潮流模型更新节点边际电价，包括：直流最优潮流模型的目标函数为：其中是配电网运营商管理的电力网络的总成本，a
i
和b
i
为电力节点i的二次和一次发电成本系数，b0为配电网运营商向上级电网购电的价格，P
iG
(t)为电力节点i在t时刻的发电功率，为t时刻配电网运营商从上级电网购电的功率，Δt为时间步长，V
P
为电力节点集合，为仿真时间范围；直流最优潮流模型的约束条件为：功率耦合约束：P
i
(t)＝P
icon
(t)+P
iP,ch,k
(t)节点功率平衡约束：线路潮流约束：δ
i
(t)
‑
δ
j
(t)＝P
ij
(t)X
ij
发电容量约束：线路容量约束：
功角约束：其中P
i
(t)为电力节点i在t时刻的负荷，P
icon
(t)为电力节点i在t时刻的常规负荷，P
iP,ch,k
(t)为当前第k次迭代后电力节点i在t时刻的充电负荷，P
ij
(t)为t时刻从电力节点i到电力节点j传输的功率，σ(i)为电力节点i的相邻节点集合，δ
i
(t)为电力节点i在t时刻的功角，X
ij
为电力节点i和电力节点j之间馈线的电抗，为电力节点i的发电功率上限，为电力节点i和电力节点j之间馈线的功率传输上限，为功角上限；更新节点边际电价的过程为：将当前第k次迭代后充电负荷P
iP,ch,k
(t)带入节点负荷P
i
(t)，求解所述直流最优潮流模型，提取各充电站所在电力节点的所述节点功率平衡约束的对偶变量组成集合作为第k+1次迭代更新后的节点边际电价，同时作为充电站运营商向配电网运营商购电的批发电价。5.根据权利要求1所述考虑用户有限理性和市场监管的充电站动态定价方法，其特征在于，所述步骤三中，遵守市场监管约束更新充电电价，包括：充电站运营商将以节点边际电价向配电网运营商批发购电，再以充电电价售电给电动汽车用户，从充电电价和节点边际电价的差价中牟利，其定价方案由优化得到，优化采用的目标函数为利润最大：其中c
opt,k+1
为第k+1次迭代更新后的充电电价,为充电站运营商的总利润，为第k+1次迭代更新后充电站j在t时刻的充电电价，为第k+1次迭代更新后充电站j所在电力节点ω(j)在t时刻的节点边际电价，为当前第k次迭代后充电站节点j在t时刻的充电负荷,V
ch
为充电站集合；充电站运营商需要遵守的市场监管约束为：定价范围约束：定价均值约束：营收约束：其中c、c
av
分别为充电站运营商充电电价的最低值、最高值和最高平均值，为充电
站运营商最大营收，χ＞0为监管系数，表示充电站运营商在动态定价c
opt
下的营收上限与在固定定价c
av
下的营收之比值；充电站运营商的容量约束为：充电站运营商的容量约束为：其中为当前第k次迭代后充电站j在t时刻的充电负荷，为当前第k次迭代后充电站j所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨强，陈源奕，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：