交通-能源耦合下电动汽车基础设施规划与调度控制

浙江大学 电气工程学院COLLEGEOFELECTRICALENGINEERING,ZHEJIANGUNIVERSITY太湖论坛： 绿色能源与轨道交通融合发展交通-能源耦合下电动汽车基础设施规划与调度控制杨强浙江大学电气工程学院教授gyang@zju.edu.cnhttp://person.zju.edu.cn/qyang2025.11老和四屋宝缘室http://ee.zju.edu.cn一、电动汽车与电网互动背景2025.10.15发布《电动汽车充电设施服务能力"三年倍增”行动方案（2025一2027年）》主要自标：2027年底，实现充电服务能力翻倍增长。数量规模：全国建成2800万个充电设施，较2025年9月底的1806.3万个净增近1000万个。容量提升：公共充电容量超3亿于瓦，较当前1.99亿干瓦增长50.7%。1保障能力：满足超过8000万辆电动汽车充电需求，车桩比降至2：1以下。重点任务：公共充电设施提质升级城市：新增160万个直流充电枪（含10万个大功率充电枪），构建快充为主、慢充为辅、大功率为补充的网络。高速：新建改建4万个60于瓦以上“超快结合”充电枪，除高寒高海拨地区外实现服务区全覆盖。农村：乡镇行政区新增1.4万个直流充电枪，实现农村公共充电设施全覆盖。居住区充电条件优化：新建居住区固定车位100%建桩或预留条件。既有居住区推广统建统服”模式，打造1000个试点小区，提升私人车位建桩比例至60%以上车网互动规模化应用：新增双向充放电（V2G）设施超5000个，反向放电量超2000万于瓦时。探索市场化响应模式，推动V2G资源参与电力市场交易。供电能力和服务改善：将充电设施接入需求纳入配电网规划，优化网架，增容台区。简化居民充电桩报装流程，落实“三零”“三省”服务。运营服务质量提升：推动老旧设备升级改造，规范收费标准，充电服务费上限为当地电价的50%。建立服务质量评价机制，提升场站环境及运维质量。电动汽车充电基础设施从“配套工程”向“能源工程”5跃迁， 推动国家“双碳”自标战略落地浙江大学电气工程学院OLLEGEOFELECTRICALENGINI电动汽车与电网互动背景为支撑碳中和自标电力与交通领域驱需协同发展60.00%43.0% 44.0%40.00%22.0%20.00%12.0%13.0%2.6%0.00%2021年2030年2050年风电/光伏总装机容量占比■新能源汽车保有量占比电力网络交通系统以风/光为代表的新能源发电充电行为出行行为i以电动汽车代表的新能源汽车电动汽车稳定运行的前提：足够灵活性真正减碳的前提：电网清洁化行为特征人决策理性社会系统电动汽车将电力网络和交通网络两个复杂信息物理系统紧密耦合，形成电力交通耦合网络浙江大学电气工程学院电动汽车与电网互动背景充电负荷时空分布高度依赖用户出行链，电网与路网电力交通耦合网络发电机电力网络之间通过快速充电站形成了显著的双向耦合效应上级主网回电动汽车交通流途经快速充电站时产生充电负荷回功率调控进而影响配电网电力潮流的时空分布电力潮流↑电力潮流动态变化会引起节点边际电价的波动节点边际电1快速充电站节点改变充电价格，从而反向作用于电动汽车用户的出+行和充电选择价格引导构成了“交通流一充电负荷一电力潮流一电价一交通流”的闭团环动态系统，使得配电网络和交通网络耦合运行，形成电力交通耦合网络交通网络电力交通耦合网络协同运行所面临的技术挑战耦合建模的复杂性：电力潮流与交通流的复杂耦合机理函需发展融合行为科系统动态运行特性：即充即走的快充模式下需要考虑交通流传播暂态学、系统工程与运筹用户有限决策理性：用户非绝对理性的出行和充电行为难以预测优化跨学科研究方法高比例新能源发电：出力间歇性和波动性加剧系统运行不确定性浙江大学电气工程学院二、石研究体系:协同规划-调度控制-市场交易基本研究思路框架PDN: IEEE 33-bus73490考虑用户理性的电力交通耦合网络协同规划与优化运行CNFCS3FCSLFCS218协同规划支撑动态运行的有限理性动态均衡建模最优协同扩张规划iV用户有限理性决策模型有限理性动态用户均衡、交通设施扩张TN: Nguyen13Destinati典型电力交通耦合网络协同运行快速充电站快速充电站聚合商电力物流系统综合能源-智慧交通系统最优动态定价最优动态协同调度最优动态协同调度最优动态协同调度·配电网运行电力市场竞标·电力市场竞标·综合能源调度协同 ·充电市场监管协同新能源调度协同·新能源调度·充电定价充电调度·充电调度协同 ·充电调度·交通决策·交通决策·物流配送·智慧交通调度充电站个体尺度充电站集群尺度系统运营商尺度交能耦合下，以电动汽车为杠杆，撬动电力和交通两个网络的协同规划与优化运行浙江大学电气工程学院1：考虑动态网络均衡的电力交通耦合网络协同规划针对交通-能源耦合系统协同规划问题，提出了一种支撑动态运行的电力交通耦合网络最优协司扩张规划方法，自标是最小化耦合网络的总投资和运行成本建立了电力潮流和交通车流之间的动态网络均衡模型 以评估扩张规划对于耦合网络动态运行的影响，利用双层优化模型求解CPTN on dynamic network equilibriumminFUpper LevelExpansion PlanningPDNPTPplanes,chargersPower flowdistribution lines, DGspciDNEDCOPFTNFCSPDNFCSDynamicSocial plannerCSOFCSFCnetworkPGPerformance AssessmentInputOutputequilibriumFCS linkFCS linkDUEDCOPFtimemonetarycostCapacityunpunctual penalty costexpansionTNchargingcostMT OTOp MpgenerationcostLower Levelelectricity purchase costTrafficflowexpansion costoadlinkDUE协同扩张规划模型双层优化模型配电网：馈线容量，DG数量最优潮流模型(节点边际电价)OPP上层：更新扩容方案充电站：充电桩数量下层：求解耦合网络动态运行成本交通网：道路容量动态用户均衡模型DUE浙江大学电气工程学院OLLEGEOFELECTRICALENGINEERING,ZHEEJIANGUNIVERSITY1：考虑动态网络均衡的电力交通耦合网络协同规划耦合网络总运行成本下降27.6%，电力网络的馈线阻塞和交通网络的道路/充电站拥堵得到有效的缓解PDN: IEEE 33-bus2219(veh/△t)1280Time (h)(a)(a)qa/10(24)(21TN: Sioux Falls+0.04+0.08+0.12+0.16Time (h)Time (h)(b)(b)协同扩容方案扩张前后耦合网络动态性能对比配电网：馈线容量，DG数量充电站：充电桩数量充电站流量变化：流入，排队，充电，流出交通网：道路容量路径流量分布：不均匀->均匀浙江大学电气工程学院OLLEGEOFELECTRICALENGINEE