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基于充电需求时空分布预测的电动汽车充电站规划

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中外能源 2024年第5期29卷 18-26页

作者：刘俊壕杨世勇李黄强舒征宇邵浩然三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443000 国网湖北省电力有限公司宜昌供电公司湖北宜昌443000

电动汽车是实现能源消费侧清洁化的重要抓手。为了适应电动汽车的大规模推广,合理规划充电站布局,提出一种基于电动汽车充电需求时空分布预测的城区充电站规划模型。首先导入车辆、路网、交通等数据,利用蒙特卡洛法生成电动汽车初始电... 详细信息

电动汽车是实现能源消费侧清洁化的重要抓手。为了适应电动汽车的大规模推广,合理规划充电站布局,提出一种基于电动汽车充电需求时空分布预测的城区充电站规划模型。首先导入车辆、路网、交通等数据,利用蒙特卡洛法生成电动汽车初始电量、初始位置和起始时刻,引入转移概率矩阵,配合Dijkstra最短路径算法模拟电动汽车行驶过程。行驶过程中,结合单位能耗模型实时更新电动汽车电量,一旦达到充电阈值,就近充电并记录时段位置,据此生成城区充电需求的时空分布。在此基础上,综合考虑运营商和用户双方利益,以充电站投资成本和用户损失成本最小为目标,将Voronoi图与改进粒子群算法相结合,划分充电站服务范围,对其位置和数量进行寻优,并引入M/M/C排队论优化各站点充电桩数量。将上述模型应用到某市部分城区的充电站规划中,进行仿真分析。结果表明,建立的充电站规划模型能够有效表征充电需求时空分布规律,兼顾了运营商和用户双方利益,既考虑了投资的经济性,又考虑了充电的快捷性,可生成充电站最优数量、位置和容量,可为电动汽车充电站规划提供参考。

关键词：充电站规划充电需求时空分布充电站数量充电桩数量改进粒子群算法

考虑燃油车和电动汽车动态混合交通流的电动汽车充电站规划

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高电压技术 2023年第3期49卷 1150-1160页

作者：卢慧谢开贵邵常政胡博潘聪聪黄博重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400044

充电站的规划对缓解用户里程焦虑和电动汽车的规模化应用具有重要意义。随着电动汽车渗透率的提高,交通流的形态愈发复杂,导致充电站规划面临严峻挑战。针对已有研究忽略燃油车的路径选择对电动汽车出行以及充电站规划的影响,基于燃油... 详细信息

充电站的规划对缓解用户里程焦虑和电动汽车的规模化应用具有重要意义。随着电动汽车渗透率的提高,交通流的形态愈发复杂,导致充电站规划面临严峻挑战。针对已有研究忽略燃油车的路径选择对电动汽车出行以及充电站规划的影响,基于燃油车和电动汽车实时能耗的区别,提出了考虑燃油车和电动汽车动态混合交通流的交通分配模型,基于此进行了交通和配电网耦合网络的充电站规划,以满足电动汽车的充电需求。以耦合网络的规划和运行总成本最小为目标,考虑不同规划阶段燃油车和电动汽车的增长速度,结合耦合网络运行约束来确定电动汽车充电站的位置和容量。为得到全局最优解,应用Benders分解算法将模型分解成主–子问题进行迭代求解。以Sioux Falls交通网和IEEE 69节点配电网的耦合网络为测试系统,仿真算例表明考虑动态混合交通分配后可以减少车流量峰值,改善交通流分布,得到了最优的充电站规划结果。

关键词：充电站规划电动汽车燃油车动态混合交通流 Benders

基于电动汽车充电需求时空分布特性的充电站规划研究

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电网技术 2023年第1期47卷 256-265页

作者：张美霞徐立成杨秀吴子敬张倩倩上海电力大学电气工程学院上海市杨浦区200090

为适应“双碳”目标下推广充电站规划的需求,并减少充电站规划不合理导致的排队时间长、站址距离过远等问题,该文提出一种考虑电动汽车充电需求时空分布特性的充电站规划方法。首先将网约车行程数据和基于Python爬取的城市兴趣点数据融... 详细信息

为适应“双碳”目标下推广充电站规划的需求,并减少充电站规划不合理导致的排队时间长、站址距离过远等问题,该文提出一种考虑电动汽车充电需求时空分布特性的充电站规划方法。首先将网约车行程数据和基于Python爬取的城市兴趣点数据融合,对研究区域进行功能区划分,挖掘用户的出行习惯;考虑电动汽车的行驶特性建立双层道路选择模型,结合用户的充电特性进行充电需求预测。综合电动汽车用户-充电站-电网3个层面建立充电站选址定容模型,采用Voronoi图进行充电需求覆盖,通过改进惯性权重粒子群算法确定充电站最优位置,最后将该模型应用到成都市二环区域进行可行性验证。

关键词：电动汽车双层道路选择充电需求预测充电站规划 Voronoi图

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城市EV时空充电负荷预测及充电站规划研究

现代电力 2023年第2期40卷 239-248页

作者：王宇飞张飞郭俊超孙鑫霍伟王冬生杨丽君国网冀北电力有限公司尚义县供电分公司河北省张家口市076750 燕山大学电气工程学院河北省秦皇岛市066004

针对目前城市电动汽车(electric vehicle,EV)充电站存在盲目建设、规划不合理导致的部分充电站利用率低、用户充电满意度低等问题,同时为适应“双碳”目标下发展大规模EV的充电站规划需求,提出一种基于蒙特卡洛模拟和回声状态网络(echo ... 详细信息

针对目前城市电动汽车(electric vehicle,EV)充电站存在盲目建设、规划不合理导致的部分充电站利用率低、用户充电满意度低等问题,同时为适应“双碳”目标下发展大规模EV的充电站规划需求,提出一种基于蒙特卡洛模拟和回声状态网络(echo state network,ESN)拟合的城市EV时空充电负荷预测方法,进一步开展EV充电站规划研究。首先考虑城市交通路网结构和区域主要功能,将待规划区域进行网格划分并作为待建充电站备选位置;利用蒙特卡洛方法对各类EV进行多种模式的出行链模拟,获取各网格区域内的EV充电负荷数据集;为拟合各网格内EV充电负荷的多样化分布特征,建立基于回声状态网络ESN学习算法的EV时空充电负荷预测模型,实现一定EV保有量下待规划区内EV时空充电负荷的预测。进一步考虑待规划网格区域内的最大充电预测负荷等约束条件﹑以充电站的建设和运维成本、EV用户充电出行成本以及配网损耗的综合成本最小为目标,建立EV充电站的规划模型,利用粒子群算法进行模型求解得到待规划区的充电站建设位置、数量及容量;最后以某城区EV充电负荷预测及充电站规划为例进行计算,验证了所提方法及模型的有效性。

关键词： EV 时空负荷预测充电站规划回声状态网络粒子群算法

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考虑配电网负荷的电动汽车充电站规划

电力系统及其自动化学报 2022年第11期34卷 134-141页

作者：王华莹李勇朱辉魏延路候承昊董丽丽国网聊城供电公司聊城252000

合理规划电动汽车EV(electric vehicle)充电站对普及EV、维护配电网安全具有重要意义。提出了一种考虑配电网负荷的EV充电站规划方法。考虑大规模EV接入对区域配电网的影响,建立计及区域负荷、充电站建设和维护、用户损失等因素的充电... 详细信息

合理规划电动汽车EV(electric vehicle)充电站对普及EV、维护配电网安全具有重要意义。提出了一种考虑配电网负荷的EV充电站规划方法。考虑大规模EV接入对区域配电网的影响,建立计及区域负荷、充电站建设和维护、用户损失等因素的充电站规划模型。针对传统粒子群优化算法的效率低、易陷入局部收敛等问题,提出基于随机初始值的多通道Tent映射的量子粒子群算法寻找EV充电站最优规划方案。仿真结果表明,所建模型的最优规划方案能够保证配电网负荷的稳定性和运行的经济性,所提求解算法具有良好的收敛精度和运算效率。

关键词：电动汽车充电站规划负荷特性量子粒子群优化算法

基于多维状态空间MCMC充电负荷预测的充电站规划

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电力科学与技术学报 2022年第4期37卷 78-87页

作者：张美霞叶睿琦杨秀孙铨杰上海电力大学电气工程学院上海200090

电动汽车充电站的规划布局与电动汽车充电负荷的出行特性密切相关,因而合理预测充电负荷需求才能得到有效的充电站规划结果。首先,定义多个维度下的电动汽车充电负荷状态空间,在此基础上建立充电负荷状态转移概率矩阵,进而提出一种基于... 详细信息

电动汽车充电站的规划布局与电动汽车充电负荷的出行特性密切相关,因而合理预测充电负荷需求才能得到有效的充电站规划结果。首先,定义多个维度下的电动汽车充电负荷状态空间,在此基础上建立充电负荷状态转移概率矩阵,进而提出一种基于电动汽车多维状态空间的马尔科夫链蒙特卡洛(MCMC)负荷预测模型,结合车辆实际出行实时样本数据得到充电负荷时空预测分布;其次,建立考虑企业建站经济效益及用户满意度的双层规划模型,通过变权重粒子群算法进行求解,得到充电站的最优站址和规模;最后,通过算例仿真验证所提方法的合理性和有效性。

关键词：电动汽车马尔科夫链蒙特卡洛时空分布预测充电站规划

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基于条件风险价值的电动汽车充电站规划

电测与仪表 2023年第7期60卷 13-18,82页

作者：朱思嘉余思雨王戈麻秀范华北电力大学电气与电子工程学院北京102206

针对电动汽车充电负荷的假日性以及负荷预测的不确定性,基于条件风险价值构建了电动汽车充电站规划模型。基于出行链,结合Dijkstra最短路径算法,利用蒙特卡洛随机模拟得到快慢充负荷的时空分布。以充电站建设数量最少为目标,满足所有充... 详细信息

针对电动汽车充电负荷的假日性以及负荷预测的不确定性,基于条件风险价值构建了电动汽车充电站规划模型。基于出行链,结合Dijkstra最短路径算法,利用蒙特卡洛随机模拟得到快慢充负荷的时空分布。以充电站建设数量最少为目标,满足所有充电需求点为约束,建立选址模型。考虑用户等待时长,以充电站建设成本最小为目标,建立定容模型。为解决定容模型中充电负荷假日性以及负荷预测随机性,利用鲁棒优化将定容模型转化为机会约束规划,引入条件风险价值工具进行求解。以某区域充电站规划为仿真算例,算例结果验证了该方法能够增强充电站规划模型的鲁棒性,具有可行性。

关键词：出行链等待时长鲁棒优化条件风险价值充电站规划

考虑充电满意度的高速公路充电站规划模型研究

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考虑充电满意度的高速公路充电站规划模型研究

作者：王司洋华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

随着各国政策扶持力度的加大以及相关技术的发展,电动汽车的规模日渐庞大,而这对充电基础设施建设提出了一定要求。其中,现阶段高速公路充电设施的建设仍有不足,难以满足用户需求。此外,现有研究未能从用户充电满意度出发进行高速公路... 详细信息

随着各国政策扶持力度的加大以及相关技术的发展,电动汽车的规模日渐庞大,而这对充电基础设施建设提出了一定要求。其中,现阶段高速公路充电设施的建设仍有不足,难以满足用户需求。此外,现有研究未能从用户充电满意度出发进行高速公路充电站规划。基于上述背景,本文主要进行了以下几点工作:首先,本文基于高速公路的交通特性,分析了信息交互背景下的用户充电行为,考虑充电位置满意度以及充电总时间满意度两个维度建立了高速公路充电综合满意度评价模型。采用蒙特卡洛法模拟电动汽车的特征参数与交通行为,考虑高速公路用户充电行为特性建立了高速公路充电站选择模型。联立上述模型,基于实时信息建立了高速公路用户充电综合满意度预测模型。然后,构建了高速公路充电站规划双层模型,上层计及投资成本,对目标高速路段的已建站点以及候选站点分别进行改造与新建;下层以用户整体充电综合满意度最大为目标对所有电动汽车用户进行充电站匹配;借鉴贪心算法,提出了一种基于灵敏度系数的逐次规划方法,设计上下层多轮迭代算法对双层模型进行有效求解。最后,以京哈高速中的一段为案例对象,确定相关参数,预测并分析了规划前的充电情况与满意度;针对未来5年后的场景进行充电站规划,得到充电站规划方案;而后对规划后第5年的充电情况与满意度以及规划适应性进行分析,结果验证了所提规划模型的有效性与实用性。

关键词：电动汽车高速公路充电站规划充电满意度

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光储充一体化电动汽车充电站规划方法研究

光储充一体化电动汽车充电站规划方法研究

作者：贺哲华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

在全球能源转型的大背景下,能源结构也逐渐向低碳化趋势发展,随着“双碳目标”的提出,我国将进一步提升能源安全保障水平。电动汽车由于其不依赖化石能源和行驶过程中二氧化碳零排放的特性,得到了世界范围内的普遍认可。其中,充电站作... 详细信息

在全球能源转型的大背景下,能源结构也逐渐向低碳化趋势发展,随着“双碳目标”的提出,我国将进一步提升能源安全保障水平。电动汽车由于其不依赖化石能源和行驶过程中二氧化碳零排放的特性,得到了世界范围内的普遍认可。其中,充电站作为电动汽车产业发展过程中的重要配套服务设施,在电动汽车商业化进程中扮演着重要角色。将可再生能源与电动汽车充电站相结合,建设光-储-充一体化充电站是解决环境与交通问题的重要举措,对我国西部地区电动汽车产业整体的发展具有重要现实意义。本文针对西部高速公路服务区电动汽车充电的现实场景问题,以电动汽车充电负荷预测及排队论方法为基础,结合充电站能量管理与电动汽车充电负荷管理分析,对离网运行且实现用能自洽的光-储-充一体化电动汽车充电站容量配置优化问题开展研究。本文主要研究内容如下:(1)阐述本课题的选题研究背景及意义,按照电动汽车充电供需关系,分别从电动汽车充电负荷预测、含可再生能源出力的充电站规划策略以及电动汽车光-储充电站容量配置优化三个方面对国内外研究现状展开综述。在此基础上,搭建光-储-充一体化电动汽车充电站架构以作为高速公路充电站规划研究的基础,对后文所使用的排队论方法进行简介并详述粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)的基本原理与迭代运算流程,为后续求解单目标与多目标的优化问题奠定理论基础。(2)针对西部高速公路服务区电动汽车充电站的光-储容量配置优化问题,提出一种考虑电动汽车充电负荷时空分布特性与西部地区光伏出力特性的充电站光-储容量配置优化方法,并从功率平衡与电量平衡两个角度对充电站储能系统进行了能量管理分析。其次,建立了以充电站经济效益最高为优化目标的光-储容量协同配置优化模型,选取位于拉林高速公路中间段的金达服务区为背景开展算例分析,在满足电动汽车充电需求与系统供电可靠性的前提下使用PSO优化算法对模型进行求解,实现了充电站光-储容量的最优配置。在此基础上,完成不同弃光率约束下充电站光-储容量最优配置结果的对比分析,给出基于经济性考虑的最优容量配置方案。(3)针对西部高速公路服务区光-储-充一体化电动汽车充电站的现实运营场景问题,基于排队论思想建立了充电站双队列动态排队优化模型与电动汽车充电负荷管理模型。在第三章单目标模型的基础上,以充电站年总成本最低与用户满意度最高为优化目标,构建了充电站光-储-充容量配置多目标优化模型并使用多目标粒子群优化算法(Multi-Objective Particle Swarm Optimization,MOPSO)在不同供电可靠率约束下对模型进行求解。在考虑充电站日常运行稳定性的基础上,通过对不同Pareto前沿配置方案集的比较,对供电可靠率约束进行了合理选择,最后使用熵权-TOPSIS法对Pareto前沿配置方案集中满足供电可靠率约束与用户满意度标准的容量配置方案进行对比分析,给出了考虑实际运行场景下兼顾充电站经济效益和用户满意度的解方案选择。

关键词：充电站规划光储充一体化容量配置用户满意度多目标优化