技术特征：
1.一种考虑交通均衡的电力-交通耦合网络扩展规划方法，其特征在于，以交通网和配电网构建耦合网络，其中配电网潮流形式采用distflow潮流形式；以建立的电力-交通耦合网络的扩展规划模型中扩展规划成本之和最小作为优化目标，将交通均衡约束、电网安全运行约束、道路扩容约束、线路扩容约束、新增充电桩约束、扩展规划模型的线性和非线性约束作为约束条件，求解模型最优解得到最优扩展规划。2.根据权利要求1所述的一种考虑交通均衡的电力-交通耦合网络扩展规划方法，其特征在于，扩展规划模型的建立是基于求解一个交通均衡模型，具体是：构建出行路径选择网络并建立考虑车主满意度的最优出行路径生成模型；基于混合电动汽车和普通汽车的用户均衡原理，考虑道路拥堵效应、充电站拥堵效应和道路扩容模型，构建混合电动汽车与普通汽车的交通均衡模型；在最优路径下求解交通均衡得到稳态的交通流分布；记录路径和道路车流量，以及电动汽车在每条出行路径上选择的充电站，充电电量以此获得耦合节点上的充电负荷；构建电力-交通耦合网络的扩展规划模型；该模型包含了道路通行时间成本、道路扩容成本、新建充电桩成本、变电站扩容成本和新建配电网线路成本。3.根据权利要求1所述的一种考虑交通均衡的电力-交通耦合网络扩展规划方法，其特征在于，充电站拥堵效应为：式中：为充电站平均排队等待时间；为二进制变量，当路径p上的电动汽车选择在充电站s进行充电时，否则为0；x
s
为当前电动汽车前往充电站s充电所需功率；c
s
为充电站的s的容量。4.根据权利要求2所述的一种考虑交通均衡的电力-交通耦合网络扩展规划方法，其特征在于，道路扩容模型为：式中：t
a
表示车辆通过道路a的时间；为道路a的自由通行时间(自由通行时间指的是车辆在当前道路车流量不大于通行容量上限时通过的时间)；x
a
为道路a的车流量；c
a
为道路a的原始通行容量上限；σ
a
表示道路a扩建数量，σ
a
≥0；δc表示道路a扩建一条道路所能增加的道路通行容量。5.根据权利要求2所述的一种考虑交通均衡的电力-交通耦合网络扩展规划方法，其特征在于，混合电动汽车和普通汽车的用户均衡原理为：征在于，混合电动汽车和普通汽车的用户均衡原理为：式中：和分别为od对w上路径p和q的出行成本；和分别为均衡状态下od对w上
电动汽车和普通汽车的出行成本；和分别为路径p和路径q上的车流量；为电动汽车可用路径，即将有充电需求的电动汽车的路径作为可用路径；为普通汽车的可用路径；w为交通网中所有od对集合，w代表其中一个od对。6.根据权利要求2所述的一种考虑交通均衡的电力-交通耦合网络扩展规划方法，其特征在于，混合电动汽车与普通汽车的交通均衡模型为：征在于，混合电动汽车与普通汽车的交通均衡模型为：征在于，混合电动汽车与普通汽车的交通均衡模型为：征在于，混合电动汽车与普通汽车的交通均衡模型为：x
a
≤c
a
+δc
·
σ
a
,式中：ω为单位时间成本；a代表交通中的一条道路；t
a
代表交通网中的道路集合；s为交通网和配电网的耦合节点集合；为电动汽车在p路径上在充电站s的充电电量；θ为充电站s的电价；g
w
和h
w
分别为电动汽车和普通汽车在od对w上的出行需求；和是路径与道路关联的二进制变量，即当路径p和q经过道路a时，它们为1，否则为0。7.根据权利要求2所述的一种考虑交通均衡的电力-交通耦合网络扩展规划方法，其特征在于，出行路径选择网络模型为式中：soc
o
为电动汽车在起始节点的初始电量；为在路径p上从起始节点到充电站s的距离；l
p
为路径p的总距离；q为电动汽车每千米耗电量；soc
φ
为车主所能接受电池的最低电量阈值。8.根据权利要求2所述的一种考虑交通均衡的电力-交通耦合网络扩展规划方法，其特征在于，考虑电动汽车和普通汽车车主满意度的最优路径模型分别为：征在于，考虑电动汽车和普通汽车车主满意度的最优路径模型分别为：式中：为当前道路的车流量；p
s
为充电站s的充电功率；为二进制变量，当路径p经过道路a时，否则为0。9.根据权利要求2所述的一种考虑交通均衡的电力-交通耦合网络扩展规划方法，其特征在于，电力-交通耦合网络的扩展规划模型为：min f＝c
tn
+c
pdn
式中：f为扩展规划的总成本；c
tn
为交通网扩展规划成本；c
pdn
为配电网扩展规划成本；
交通网扩展规划成本表达式为交通网扩展规划成本表达式为式中：κ为贴现系数；c1为道路扩容的单位成本；c2为新增充电桩的单位成本；h
s
为充电站s上新增充电桩的数量；r为贴现率；y为折旧年限；配电网扩展规划成本表达式为配电网扩展规划成本表达式为式中：c3为新建线路单位成本；n
ij
为节点i和j之间新建线路的数量，它与现有配电网线路并行扩建且线路参数与现有线路相同；c4为变电站扩容单位成本；为变电站的扩容容量；k
s
为变电站集合；p
k,e
为变电站k服务的充电站内新增充电桩的功率；为变电站k剩余容量；系统约束条件为：交通均衡模型约束为交通均衡模型约束为交通均衡模型约束为x
a
≤c
a
+δc
·
σ
a
,上式中：第1行为车辆出行流量守恒约束；第2行交通网中道路流量与路径流量守恒约束；第3行为道路容量约束；道路扩容和新建配电网线路数量约束0≤σ
a
≤σ
a,max
0≤n
ij
≤n
ij,max
式中：σ
a,max
为道路a扩容条数上限；n
ij,max
为在节点i和j之间新建配电网线路数量上限；新增充电桩约束为x
s
≤(h
s
+h
s,0
)p
s
式中：h
s,0
为充电站内原有充电桩的数量；配电网支路潮流采用distflow潮流形式，不考虑线路损耗，简化后的配电网安全运行约束为
式中：v
i
和分别为节点i的电压幅值上限和下限；p
ij
为节点i和j之间的有功功率容量；为节点i和j之间线路有功功率容量上限；r
ij
和x
ij
分别为线路上的电阻和电抗；p
j
和q
j
分别为节点j上的有功和无功功率需求；v
i
和v
j
为节点i和j电压幅值；p
ij
和q
ij
为节点i和j之间的有功和无功潮流；d
n
为配电网的节点集合；d
a
为配电网的线路集合；(i,j)为节点i和j之间的线路；v1为平衡节点电压幅值；π(j)为从节点j流出的支路线路集合；p
jm
和q
jm
分别为支路(j,m)上的有功和无功功率；p
i
和分别为配电网节点i上总有功功率需求和常规负荷有功功率需求。10.根据权利要求2所述的一种考虑交通均衡的电力-交通耦合网络扩展规划方法，其特征在于，非线性约束和非线性模型进行线性化处理为：式中：δx
a
和τ
a
(m,n)为辅助变量，其中τ
a
(m,n)为二进制变量，它表示在二维平面下的分段位置；m和n分别为x
a
和σ
a
当前的分段编号；电压降约束线性化式中：为二进制变量，它满足为二进制变量，它满足和为连续变量，它满足变电站扩容函数线性化
式中：δ为二进制变量。
技术总结
本发明提出一种考虑交通均衡的电力-交通耦合网络扩展规划方法，具体包括：本发明基于用户均衡原理提出了计及交通均衡的电力-交通耦合网络扩展规划方法，该方法综合考虑了交通网和配电网安全运行约束条件，并以扩展设施建设成本之和最小为目标，通过CPLEX进行求解，确定了电动汽车在不同出行场景下的最优扩展方案，本发明考虑道路扩容方案能够有效改善通行时间，为车主出行带来便利，这也验证了本发明扩展规划模型解决道路拥塞问题的有效性。相比较于最短路径出行，本发明采用交通均衡模型更能反映实际道路通行状况和车辆间的交互影响，改善交通网系统的运行和车主出行时间。改善交通网系统的运行和车主出行时间。改善交通网系统的运行和车主出行时间。
技术研发人员：何俊 朱理文 黄文涛 于华 何立勋 邓明辉
受保护的技术使用者：湖北工业大学
技术研发日：2022.04.14
技术公布日：2022/7/8