2024-08-18-天津大学-2024_人-车-桩-路-网_耦合下的智能车网互动技术研究报告_42页_4mb

报告摘要

“人-车-桩-路-网”耦合下的智能车网互动技术研究总结

核心内容

本报告聚焦于“人-车-桩-路-网”多要素耦合下的智能车网互动技术研究，旨在解决电动汽车大规模发展对配电网带来的挑战，并探索提升配电网灵活性与交通网协同运行的方法。研究内容涵盖充电负荷预测、有序充放电控制、配电网-交通网协同优化运行以及车-站-路-网综合评价等多个方面。

主要观点

电动汽车发展对电力系统的影响：电动汽车的迅猛发展对新型电力系统带来巨大挑战，其充电负荷具有高度的时空随机性，对配电网的可靠性、灵活性与能效提出了更高要求。
多主体耦合下的复杂性：电动汽车与配电网的互动涉及“电能流-交通流-信息流-行为流”的跨时空动态交织，且各主体之间存在复杂的交互影响，使得系统建模与优化变得极具挑战性。
智能车网互动的关键技术：研究提出基于多流耦合的灵活性建模方法、多模态信息融合的灵活域构建与预测、多时间尺度协同规划与运行优化策略，以及多主体云边协同的充放电控制技术。

关键信息

一、研究背景与挑战

电动汽车发展迅猛，预计2030年保有量将接近亿辆，动力电池容量将超风光日均发电量的60%。
配电网作为电动汽车充电的基础设施，其可靠性、灵活性和能效直接影响社会生产与人民生活。
充电功率不断增加并呈现多元化发展趋势，如900V超级快充可达600kW，未来可能出现MW级充电桩，对配电网容量构成重大挑战。
配电网与交通网的耦合程度加深，形成“电力-交通”融合协同的新形态，需重新审视系统运行边界。

二、人-车-桩-路-网耦合下的互动关键技术

互动灵活性建模与价值挖掘
- 难点：多流混杂，多主体交互下的灵活性难挖掘
- 科学问题：多时空动态演化机理
- 研究思路：多流耦合特征 → 响应机理 → 统一量化建模与价值分析
基于多模态信息融合的灵活域构建与预测
- 难点：动态交互与强非线性下灵活域难刻画
- 科学问题：流结构动态影响下的灵活域存在性与拓扑学演化特性
- 研究思路：分析灵活域边界拓扑学性质 → 实用化计算 → 多时间尺度预测
基于灵活域的配电网协同规划
- 难点：强随机与多主体交互下灵活域与配电网规划模型难集成
- 科学问题：灵活域对电力电量边界的影响机理
- 研究思路：灵活域与规划边界交互 → 协同规划 → 多时空演进规划
多速率分层协同运行优化
- 难点：电能流与交通流属性差异大，跨系统运行优化策略难制定
- 科学问题：不同时间尺度下动态均衡与时序相关性
- 研究思路：协同运行架构 → 有序充放电引导 → 多速率分层协同调度策略
多主体云边协同的社区有序充放电控制
- 提出“周-日”与“时-分”多时间尺度电量与功率平衡模型，实现充电负荷的灵活调控。
- 引入能量累积裕度（EAM）与最小松弛优先算法（LLF），提升单体EV充放电控制精度。
- 通过多运营商协同，有效降低台区变压器过载风险，提升系统运行效率。
考虑交通时滞的配电网-交通网协同优化运行
- 引入交通时滞因子，建立“配电网-交通网-充电站-用户”多主体双层多目标优化模型。
- 上层基于交通仿真求解修正时滞参数，下层基于时滞参数进行EV用户充电决策，实现交通与电力系统的协同优化。
车-站-路-网综合评价
- 提出基于模糊综合评价的综合评价方法，从快充网、用户、交通网和配电网四个维度进行评估。
- 通过仿真分析，不同规划方案对交通运行、用户体验和系统经济性的影响显著不同，方案三和四在多个指标上表现优异。