基于交通-电力均衡耦合的电动汽车快充站与配电网联合规划

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0. 前言

  本文为博主文献调研笔记，旨在为从事相关方向研究的同学快速了解前沿，具体内容还请参考原文。

1. 文章概述

  基于交通网-快充网-配电网之间的信息交互与能量流动关系提出均衡分区耦合模型，并在此基础上建立电动汽车快充站与配电网双层联合规划模型，采用遗传算法与混合整数线性规划相结合的方法求解。
  整体研究框架：

2. 交通-电力均衡耦合模型：

  电动汽车以充电服务网作为其能源支撑，同时兼具交通网与配电网的双重特性，以电动汽车为联结，三网之间运行状态相互影响，存在高度融合的关系。耦合网络之间的信息交互框架如下图所示。

耦合方式

  电动汽车充电服务网、交通网和配电网之间不仅存在地理位置的耦合关系，还包含外界政策以及容量制约的耦合关系，为此，提出耦合原则。
  1）空间耦合：
  考虑到交通网与配电网的空间重合特性，优先耦合地理位置最近的交通网、充电服务网及配电网节点。
  2）容量裕度耦合。
  由于配网节点存在容量上限，接纳负荷过高会危及配网的安全性，无法满足充电服务网节点内 EV 快充负荷的无限接入，因此引入容量裕度指标用于描述电动汽车负荷对配网运行的影响程度。
  3）节点重要度耦合。
  负荷节点在配电网中承担的路径越多，则具有较高的节点重要度，对线路功率传输承担枢纽作用，若故障容易引起多条路径瘫痪，使系统功率传输压力增大，威胁网络可靠性。因此耦合网络中引入节点重要度指标， 表示节点与节点平均度值的比值。

3. 耦合关系求解策略

  首先，基于空间耦合划分初步匹配结果，考虑现实中交通网与配电网双重地理位置交错性的特点，选取距离每个路网节点最近的 5 个配网节点为待匹配配网节点集。 对于具体节点的耦合方案，需进一步考虑容量裕度与节点重要度的影响。
  其次，基于初步划分结果，将 ΩDN 内剩余目标配网节点与路网节点的匹配关系设为决策变量，利用上述 3 个耦合原则生成 3 个耦合评估矩阵，对耦合方案进行进一步精细化评估。
  然后，依据以下耦合原则：两网耦合节点之间地理位置近，避开节点重要度高的交通枢纽点，同时节点容量裕度较大以均衡负荷接入点，将 3 个耦合指标归一化处理后，计算路网节点 p 与配网节点q 的匹配系数YI ，如下式所示。

  考虑3个指标的综合权重，取β1 = 0.6、β2 = 0.2、β3 = 0.2，因此最终路网节点 p 与配网节点 q 一对一匹配的选择模型 M a ，如下式所示。

  最后，假设配网节点对供电分区内基础负荷以及快充站内 EV 负荷供电，将各快充站充电负荷归算到对应的配网供电节点，并与节点基础负荷相叠加，得到配网节点综合负荷。
  具体求解流程：