电动汽车充换电网络运营优化模型的建立

朱天奇　李国通　赵旭东

摘 要 电动汽车充换电设施作为电动汽车规模化发展的关键之一， 对电动汽车充换电网络及计费的优化非常必要。本文以电动汽车更换电池组的充电方式面临着充换电站合理调度和运营计费的问题，建立了以充换电网络运营费用最小为目标的优化调度模型。

关键词 电动汽车 充换电网络 优化模型

一、模型的建立

分析研究充换电服务内的充换电服务网络的各个环节，建立涵盖集中型充电站、充换电站和配送站3种类型服务站的通用模型，基于分时电价，建立充换电网络的优化调度模型，实现对充电、电池调配和物流配送的联合优化。

设Fc为充电费用、Fd为物流费用、Pc为充电功率（kw）、P（t）为t时刻的电价（元/kwh）、Cev为单辆物流车的运费（元/h）。则以充换电网络运营费用最小为目标的优化调度模型的目标函数可表示为：

式中：i为服务站编号；为t时刻服务站i的满电池组数；为t时刻服务站i为用户更换的满电池组数；为t时刻服务站i开始充电的空电池组数；Tcharge为电池组充电时长，min，假设所有电池组充电用时相同；Δt为运营调度的最小时间间隔，min：为t时刻服务站i向服务站j开始调配的满电池组数；Tdis（i，j）为从服务站i到j的最少单程配送用时，min：为t时刻服务站i的空电池组数；ceil表示向上取整函数。

二、约束条件

第一，换电约束：换电模式下用户对服务站的需求表现为电量需求，即满电池组。服务站的换电服务应在现有满电池组数量约束的前提下，尽可能保障用户的换电需求。

第二，充电约束：服务站各时刻开始充电的电池组数小于该时刻站内的空电池组数，且正在充电的电池组总数小于站内充电机数。

第三，電池调配约束：为保障用户换电需求，各服务站每次调出的电池组数不大于该时刻满电池组数与换电需求之差：

第四，系统运营满足基本的换电需求：

在目标函数中引入缺电成本：

式中：F1为缺电成本，k为缺电成本系数。

引入缺电成本后，目标函数变为：

三、结语

通过对充换电网络的分析，基于分时定价，建立以充换电网络运营费用最小为目标的优化调度模型，加强了充换电网络调度的灵活性，降低了运营成本。

（作者单位为华北理工大学机械工程学院）

参考文献

[1] 郑瑞.交直流混合微电网中电动汽车充换电系统研究[J].中国电力，2015，48（5）.

[2] 曾志刚.电动汽车智能充换电技术及计量自动化[A]. 2013全国智能用电技术经验交流会会议指南[C]. 2013.