一種基于分時電價的車網博弈優化調度方法

本發明涉及電力系統中優化控制，更具體地，涉及一種基于分時電價的車網博弈優化調度方法。

背景技術：

1、隨著能源緊缺和環境污染問題愈發嚴重，人們開始尋找更加清潔高效的能源，在此背景下，電動汽車以其低碳、節能的特性得到了快速發展。此外，由于電動汽車具有動態可控負荷和儲能裝置兩種特性，可作為調節配電側電力市場的競爭者加入市場，因此研究電動汽車帶來的競爭機制是十分有必要的。

2、現階段圍繞車網博弈有較多討論，且較多提出的車網博弈中考慮了車網互動策略及效益均衡問題，但在解決效益均衡問題時容易忽視電動汽車用戶行駛用電需求。此外，在車網博弈中，通常采用已知的概率分布函數來研究電動汽車出行狀態參數，忽視了實際出行過程中，電動汽車的電池荷電狀態和出行時間會受到出行目的地和路阻的影響。

技術實現思路

1、1.發明要解決的技術問題

2、鑒于上述現有技術存在的缺陷，本發明提供了一種基于分時電價的車網博弈優化調度方法，本發明以ev出行時空模型和交通道路模型配合對電動汽車的出行信息進行預測為基礎，構建接入電網階段的電池荷電狀態約束模型，并進行車網博弈，在研究車網博弈極大化雙方利益的同時考慮到電動汽車出行的用電需求。

3、2.技術方案

4、為達到上述目的，本發明提供的技術方案為：

5、1、一種基于分時電價的車網博弈優化調度方法，其步驟為：

6、步驟1)建立考慮交通道路網絡拓撲、道路路阻模型的交通道路模型；

7、步驟2)通過出行鏈和od矩陣模擬用戶出行起訖點，采用dijkstra算法結合道路路阻模型，選擇耗時最短的行駛路徑，結合電動汽車出行時間分析，構建ev出行時空模型；

8、步驟3)利用ev出行時空模型，得到電動汽車用戶的出行時間矩陣、電池荷電狀態，構建接入電網階段的電池荷電狀態約束模型；

9、步驟4)針對分時電價制定及電動汽車入網調度策略，結合步驟3)建立的電池荷電狀態約束模型，構建基于車網動態非合作博弈的主從博弈模型，進行車網博弈實現車網協同優化。

10、3.有益效果

11、采用本發明提供的技術方案，與已有的公知技術相比，具有如下顯著效果：

12、(1)本發明的一種基于分時電價的車網博弈優化調度方法，有效的解決了大量電動汽車無序充電對電網造成的影響，降低了大量電動汽車接入電網對電網的安全性和穩定性影響。通過合理的充放電電價引導電動汽車群體響應電網的需求，在不影響出行需求的前提下極大化車網收益，促進電動汽車發展。

13、(2)與其他車網博弈模型相比，本發明模型不僅考慮了車網互動策略及效益均衡問題，還考慮了電動汽車用戶的行駛用電需求。此外，在車網博弈中，電動汽車的出行狀態參數研究不再采用已知的概率分布函數，而是考慮到實際出行過程中，電動汽車的電池荷電狀態和出行時間矩陣會受到出行目的地和路阻的影響。因此，將ev出行時空模型和交通道路模型結合起來進行更準確的電動汽車出行信息預測，進而構建接入電網階段的電池荷電狀態約束模型，以實現更有效的車網博弈分析。

14、(3)本發明提出的模型在保障用戶出行的前提下，改善電網側負荷水平，提高博弈雙方的經濟收益，為電價的制定奠定理論基礎。

技術特征：

1.一種基于分時電價的車網博弈優化調度方法，其特征在于，其步驟為：

2.根據權利要求1所述的一種基于分時電價的車網博弈優化調度方法，其特征在于：步驟1)建立的道路路阻模型為：

3.根據權利要求2所述的一種基于分時電價的車網博弈優化調度方法，其特征在于：步驟2)將出行鏈結構分為簡單鏈和復雜鏈2種模式；引入od起止矩陣進行建模，od矩陣以所有交通分區按起點區與訖點區排序，通過od統計確定車出行的起訖點分布規律；通過路段各時段流量的變化反推出起止矩陣，采用蒙特卡羅抽樣方法為各電動汽車分配出行起訖點位置。

4.根據權利要求3所述的一種基于分時電價的車網博弈優化調度方法，其特征在于：每輛電動汽車獲得od矩陣對之后，采用dijkstra算法進行路徑引導，該算法對道路路阻模型進行篩選比較，以路段通行時間最優為搜索目標，選擇耗時最短的行駛路徑。

5.根據權利要求4所述的一種基于分時電價的車網博弈優化調度方法，其特征在于：步驟2)構建的ev出行時空模型中，上班時刻的概率密度函數：

6.根據權利要求5所述的一種基于分時電價的車網博弈優化調度方法，其特征在于：步驟3)中，對于出行鏈h-e-w-h，行程h-e起始時刻th-e受行程e-w的約束，如下式所示：

7.根據權利要求6所述的一種基于分時電價的車網博弈優化調度方法，其特征在于：步驟3)中，電動汽車i在n處的出行時刻soc期望值為為：

8.根據權利要求7所述的一種基于分時電價的車網博弈優化調度方法，其特征在于：步驟3)中假設電動汽車到站即接入電網，建立的電池荷電狀態約束空間模型為：

9.根據權利要求8所述的一種基于分時電價的車網博弈優化調度方法，其特征在于：步驟4)車網博弈模型的電網目標函數，其表達式為：

10.根據權利要求9所述的一種基于分時電價的車網博弈優化調度方法，其特征在于：步驟4)中車網博弈模型約束條件包括電價上下限約束、電動汽車充放電功率約束、電動汽車電池荷電狀態約束、接入電網階段滿足用電需求的電池荷電狀態約束。

技術總結
本發明公開了一種基于分時電價的車網博弈優化調度方法，步驟為：一、建立考慮交通道路網絡拓撲、道路路阻模型的交通道路模型；二、通過出行鏈和OD矩陣模擬用戶出行起訖點，采用Dijkstra算法結合道路路阻模型，選擇耗時最短的行駛路徑，結合電動汽車出行時間分析，構建EV出行時空模型；三、利用EV出行時空模型，得到電動汽車的出行時間矩陣、電池荷電狀態，構建接入電網階段的電池荷電狀態約束模型；四、針對分時電價制定及電動汽車入網調度策略，結合建立的電池荷電狀態約束模型，構建基于車網動態非合作博弈的主從博弈模型。本發明在保障用戶出行的前提下，改善電網側負荷水平，提高博弈雙方的經濟收益，為電價的制定奠定理論基礎。

技術研發人員：鄭詩程,郭書辰,吳文龍,郎佳紅,李金玉,吳紅斌,華玉婷,張倩
受保護的技術使用者：安徽工業大學
技術研發日：
技術公布日：2024/10/21