面向共享电动汽车的充电定价和负荷时空管理机理研究

With the rapid development of electric vehicles and sharing economy, the electricity-transportation system towards shared electric vehicles (SEV) demonstrates unique characteristics in multiple aspects. This project focuses on the charging station pricing and spatial-temporal demand management mechanism for SEV and conducts detailed researches on SEV load modeling, interaction between charging stations and SEV charging loads, and coordinated operation among charging stations. Firstly, the project investigates the coupling characteristics among sub-optimization problems for SEV operator and establish charging control and vehicle dispatch model. Secondly, the interaction mechanism between charging station pricing and SEV operator scheduling is studied and an integrated optimization model is proposed. Finally, the incentive regulation framework and entity privacy constraints are incorporated into the coordinated operation scheme among charging stations and distributed optimization-based solution method is proposed. The outputs of this project will provide theoretical foundations and technical supports for the decision-making model of charging infrastructure and development of shared electric transportation system.

在电动汽车和共享经济不断发展的大背景下，面向共享电动汽车的电力-交通系统在多个层面上都呈现出了独有的特征。本项目拟聚焦于面向共享电动汽车的充电定价和负荷时空管理机理，针对充电负荷模型构建、站-荷交互机理认知、站-站协同机制设计等三个关键问题开展研究。项目拟首先研究共享运营商优化决策子问题之间关联规律和耦合机制，并据此构建共享电动汽车充电控制和车辆调配优化模型；然后结合运行决策中不确定因素和交通路网等非线性约束，构建充电站与共享运营商联合优化决策模型,揭示不确定环境下充电站定价和共享运营商决策交互作用机理；最后将激励性规制框架和主体隐私约束引入到运行效益优化和合作剩余分配问题中，提出考虑风险决策偏好的多主体充电站集群协同运行机制和分布式求解方法。项目研究成果对于完善充电基础设施运行决策模型、促进共享电动交通系统发展具有重要的理论价值和应用意义。

随着电动汽车和共享经济的不断发展，面向共享电动汽车的电力-交通系统在优化运行和规划方面都展现出了新的特征。在面向共享电动汽车的电力-交通系统中，不同地理位置的充电站可以通过充电价格信号引导共享电动汽车的充电负荷和交通潮流；同时充电站的负荷时空分布和成本特性也会受到共享电动汽车系统的运行决策影响。因此，在面向共享电动汽车的电力-交通系统中，充电站受到终端负荷特性、站-荷交互作用、站-站协同运行等多个方面的影响作用。项目从这三个方面入手，研究内容包括共享电动汽车充电控制和车辆调配优化模型研究，充电站定价和共享运营商决策交互作用机理研究，合作博弈框架下多主体充电站集群协同运行机制研究。项目开展以来，三项研究内容均已完成，解决了共享电动汽车充电负荷建模，充电站定价和共享运营商交互作用机理，多主体充电站集群协同机制等三个关键问题。项目挖掘了车辆调度和充电控制决策关联规律和耦合特性，联合出行服务排队成本、车辆调度成本和充电成本构建共享运营商充电控制和车辆调配联合优化模型。揭示了充电站电价和共享电动汽车运营商决策交互作用机理，构建了考虑不确定性的充电站和共享电动汽车运营商交互作用模型并提出求解方法。建立了考虑主体隐私约束的充电站集群运行优化模型，提出了主体隐私约束下的合作剩余分配模型，实现了考虑风险管理和决策偏好差异的多主体充电站集群协同运行高效求解。项目取得丰硕成果。项目进一步完善了充电基础设施的运行决策模型、促进了共享交通系统与电力系统的协同发展。