電動汽車充換電網絡運營優化模型的建立

朱天奇　李國通　趙旭東

摘 要 電動汽車充換電設施作為電動汽車規模化發展的關鍵之一， 對電動汽車充換電網絡及計費的優化非常必要。本文以電動汽車更換電池組的充電方式面臨著充換電站合理調度和運營計費的問題，建立了以充換電網絡運營費用最小為目標的優化調度模型。

關鍵詞 電動汽車 充換電網絡 優化模型

一、模型的建立

分析研究充換電服務內的充換電服務網絡的各個環節，建立涵蓋集中型充電站、充換電站和配送站3種類型服務站的通用模型，基于分時電價，建立充換電網絡的優化調度模型，實現對充電、電池調配和物流配送的聯合優化。

設Fc為充電費用、Fd為物流費用、Pc為充電功率（kw）、P（t）為t時刻的電價（元/kwh）、Cev為單輛物流車的運費（元/h）。則以充換電網絡運營費用最小為目標的優化調度模型的目標函數可表示為：

式中：i為服務站編號；為t時刻服務站i的滿電池組數；為t時刻服務站i為用戶更換的滿電池組數；為t時刻服務站i開始充電的空電池組數；Tcharge為電池組充電時長，min，假設所有電池組充電用時相同；Δt為運營調度的最小時間間隔，min：為t時刻服務站i向服務站j開始調配的滿電池組數；Tdis（i，j）為從服務站i到j的最少單程配送用時，min：為t時刻服務站i的空電池組數；ceil表示向上取整函數。

二、約束條件

第一，換電約束：換電模式下用戶對服務站的需求表現為電量需求，即滿電池組。服務站的換電服務應在現有滿電池組數量約束的前提下，盡可能保障用戶的換電需求。

第二，充電約束：服務站各時刻開始充電的電池組數小于該時刻站內的空電池組數，且正在充電的電池組總數小于站內充電機數。

第三，電池調配約束：為保障用戶換電需求，各服務站每次調出的電池組數不大于該時刻滿電池組數與換電需求之差：

第四，系統運營滿足基本的換電需求：

在目標函數中引入缺電成本：

式中：F1為缺電成本，k為缺電成本系數。

引入缺電成本后，目標函數變為：

三、結語

通過對充換電網絡的分析，基于分時定價，建立以充換電網絡運營費用最小為目標的優化調度模型，加強了充換電網絡調度的靈活性，降低了運營成本。

（作者單位為華北理工大學機械工程學院）

參考文獻

[1] 鄭瑞.交直流混合微電網中電動汽車充換電系統研究[J].中國電力，2015，48（5）.

[2] 曾志剛.電動汽車智能充換電技術及計量自動化[A]. 2013全國智能用電技術經驗交流會會議指南[C]. 2013.