考虑“路-车-源-荷”多重不确定性的交通网与配电网概率联合流分析

方晓涛; 严正; 王晗; 徐潇源; 陈玥; 许少伦

doi:10.7500/AEPS20211230006

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

考虑“路-车-源-荷”多重不确定性的交通网与配电网概率联合流分析

面向新型电力系统的城市电网与交通融合关键技术 | 更新时间：2025-06-16

- 考虑“路-车-源-荷”多重不确定性的交通网与配电网概率联合流分析
- Analysis on Probabilistic Joint Flow for Transportation Network and Distribution Network Considering Multiple Uncertainties of Road-Vehicle-Source-Load
- 电力系统自动化 2022年46卷第12期页码：76-87
- 作者机构：
  
  1.电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学),上海市200240
  2.香港中文大学机械与自动化工程系,香港 999077
- 作者简介：
  
  方晓涛(1998—)，男，硕士研究生，主要研究方向：电力系统不确定性分析。E-mail：fangxiaotao98@163.com
  严正(1964—)，男，教授，博士生导师，主要研究方向：电力系统优化运行、电力系统稳定分析及智能电网。E-mail：yanz@sjtu.edu.cn
  王晗(1993—)，男，通信作者，博士后，主要研究方向：电力系统不确定性分析、微电网潮流计算。E-mail：wanghan9894@sjtu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金联合基金资助项目(U2166201);国家自然科学基金资助项目(52107116)
- DOI：10.7500/AEPS20211230006
  中图分类号：
- 收稿日期：2021-12-30，
  
  修回日期：2022-04-08，
  
  网络出版日期：2022-05-27，
  
  纸质出版日期：2022-06-25
- 稿件说明：
移动端阅览
方晓涛,严正,王晗等.考虑“路-车-源-荷”多重不确定性的交通网与配电网概率联合流分析[J].电力系统自动化,2022,46(12):76-87.

FANG Xiaotao,YAN Zheng,WANG Han,et al.Analysis on Probabilistic Joint Flow for Transportation Network and Distribution Network Considering Multiple Uncertainties of Road-Vehicle-Source-Load[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(12):76-87.
方晓涛,严正,王晗等.考虑“路-车-源-荷”多重不确定性的交通网与配电网概率联合流分析[J].电力系统自动化,2022,46(12):76-87. DOI： 10.7500/AEPS20211230006.

FANG Xiaotao,YAN Zheng,WANG Han,et al.Analysis on Probabilistic Joint Flow for Transportation Network and Distribution Network Considering Multiple Uncertainties of Road-Vehicle-Source-Load[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(12):76-87. DOI： 10.7500/AEPS20211230006.

摘要

随着电动汽车大规模推广应用，交通网与配电网的耦合运行特征日益显著。在此背景下，大量的不确定性因素也将伴随耦合系统交互过程不断传播，并影响交通网与配电网的安全运行。针对不确定性因素的影响量化问题，提出了考虑“路-车-源-荷”多重不确定性因素的交通网与配电网概率联合流分析方法。首先，分别建立交通网概率交通分配模型和配电网概率最优潮流模型，并提出均衡状态下基于蒙特卡洛模拟的分散迭代算法，以实现概率联合流计算；然后，引入基于Sobol’法的全局灵敏度分析方法，量化“路-车-源-荷”多重不确定性因素对交通网与配电网耦合运行状态变量的影响程度，辨识显著影响交通网与配电网概率联合流分布的不确定性因素；最后，将所提方法应用于交通网与配电网耦合算例系统，验证了该方法的有效性。

Abstract

With the large-scale popularization and application of electric vehicles

the coupled operation characteristics of the transportation network and distribution network are becoming increasingly significant. In this context

a large number of uncertainties will be propagated along with the interaction process of the coupled system

and affect the safe operation of the transportation network and distribution network. For the quantification of the influence of uncertain factors

an analysis method of probabilistic joint flow for transportation network and distribution network considering multiple uncertainties of road-vehicle-source-load. First

a probabilistic traffic assignment model of the transportation network and a probabilistic optimal power flow model of the distribution network are established

respectively. A decentralized iterative algorithm based on Monte Carlo simulation in an equilibrium state is proposed for probabilistic joint flow computation. Then

the global sensitivity analysis method based on Sobol’ method is introduced to quantify the influence of multiple uncertainties of road-vehicle-source-load on the coupled operation state variables of the transportation network and distribution network

and identify the uncertainties that significantly affect the probabilistic joint flow distribution of the transportation network and distribution network. Finally

the proposed method is applied to a coupled case system of the transportation network and distribution network and its effectiveness is verified by simulation results.

关键词

Keywords

references

何正友，向悦萍，杨健维，等 . 电力与交通系统协同运行控制的研究综述及展望［J］. 全球能源互联网， 2020 ， 3 （ 6 ）： 569 - 581 .

HE Zhengyou ， XIANG Yueping ， YANG Jianwei ， et al . Review on cooperative operation and control of transportation and power systems ［J］. Journal of Global Energy Interconnection ， 2020 ， 3 （ 6 ）： 569 - 581 .

徐潇源，王晗，严正，等 . 能源转型背景下电力系统不确定性及应对方法综述［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 16 ）： 2 - 13 .

XU Xiaoyuan ， WANG Han ， YAN Zheng ， et al . Overview of power system uncertainty and its solutions under energy transition ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 16 ）： 2 - 13 .

WEI W ， MEI S W ， WU L ， et al . Optimal traffic-power flow in urban electrified transportation networks ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2017 ， 8 （ 1 ）： 84 - 95 .

HE F ， YIN Y F ， WANG J H ， et al . Sustainability SI： optimal prices of electricity at public charging stations for plug-in electric vehicles ［J］. Networks and Spatial Economics ， 2016 ， 16 （ 1 ）： 131 - 154 .

ALIZADEH M ， WAI H T ， CHOWDHURY M ， et al . Optimal pricing to manage electric vehicles in coupled power and transportation networks ［J］. IEEE Transactions on Control of Network Systems ， 2017 ， 4 （ 4 ）： 863 - 875 .

WEI W ， WU L ， WANG J H ， et al . Network equilibrium of coupled transportation and power distribution systems ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2018 ， 9 （ 6 ）： 6764 - 6779 .

谢仕炜，林伟伟，张亚超 . 基于变分不等式理论的电力-交通耦合网络均衡状态研究［J/OL］. 中国电机工程学报［ 2021-12-22 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20211105.1110.010.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20211105.1110.010.html .

XIE Shiwei ， LIN Weiwei ， ZHANG Yachao . Research on coupled power-transportation network equilibrium state based on variational inequality theory ［J/OL］. Proceedings of the CSEE ［ 2021-12-22 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20211105.1110.010.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20211105.1110.010.html .

ZHOU Z ， MOURA S J ， ZHANG H C ， et al . Power-traffic network equilibrium incorporating behavioral theory： a potential game perspective ［J］. Applied Energy ， 2021 ， 289 ： 116703 .

WANG H P ， FANG Y P ， ZIO E . Risk assessment of an electrical power system considering the influence of traffic congestion on a hypothetical scenario of electrified transportation system in New York State ［J］. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems ， 2021 ， 22 （ 1 ）： 142 - 155 .

WANG X ， SHAHIDEHPOUR M ， JIANG C W ， et al . Coordinated planning strategy for electric vehicle charging stations and coupled traffic-electric networks ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2019 ， 34 （ 1 ）： 268 - 279 .

CHEN A ， YANG H ， LO H K ， et al . Capacity reliability of a road network： an assessment methodology and numerical results ［J］. Transportation Research Part B： Methodological ， 2002 ， 36 （ 3 ）： 225 - 252 .

刘洪，张旭，刘畅，等 . 考虑充电设施充裕性的电动私家车出行与充电需求时序交互分析［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 18 ）： 5469 - 5478 .

LIU Hong ， ZHANG Xu ， LIU Chang ， et al . Timing interactive analysis of electric private vehicle traveling and charging demand considering the sufficiency of charging facilities ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 18 ）： 5469 - 5478 .

吕思，卫志农 . 基于动态无线充电的电力-交通网协同优化运行研究综述与展望［J］. 全球能源互联网， 2019 ， 2 （ 5 ）： 484 - 491 .

LYU Si ， WEI Zhinong . Coupling electricity and transportation networks to achieve dynamic wireless charging： review and prospects ［J］. Journal of Global Energy Interconnection ， 2019 ， 2 （ 5 ）： 484 - 491 .

黄中祥，况爱武，范文婷，等 . 出行信息对道路网络出行时间可靠性的影响［J］. 交通运输系统工程与信息， 2012 ， 12 （ 6 ）： 93 - 99 .

HUANG Zhongxiang ， KUANG Aiwu ， FAN Wenting ， et al . Impact of traveler information on road network travel time reliability ［J］. Journal of Transportation Systems Engineering and Information Technology ， 2012 ， 12 （ 6 ）： 93 - 99 .

谢瑶瑶，李丽平，王盘兴，等 . 中国气温和降水序列年代际分量的显著性检验［J］. 大气科学学报， 2011 ， 34 （ 4 ）： 467 - 475 .

XIE Yaoyao ， LI Liping ， WANG Panxing ， et al . Significance test on interdecadal components of temperature and rainfall series in China ［J］. Transactions of Atmospheric Sciences ， 2011 ， 34 （ 4 ）： 467 - 475 .

宋雨浓，林舜江，唐智强，等 . 基于动态车流的电动汽车充电负荷时空分布概率建模［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 23 ）： 47 - 56 .

SONG Yunong ， LIN Shunjiang ， TANG Zhiqiang ， et al . Spatial-temporal distribution probabilistic modeling of electric vehicle charging load based on dynamic traffic flow ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 23 ）： 47 - 56 .

刘凯，周晶 . 交通信息诱导下的混合用户均衡模型研究［J］. 系统工程理论与实践， 2020 ， 40 （ 2 ）： 415 - 425 .

LIU Kai ， ZHOU Jing . Study on the mixed user equilibrium model under the influence of traffic guidance information ［J］. Systems Engineering-Theory & Practice ， 2020 ， 40 （ 2 ）： 415 - 425 .

XING Q ， CHEN Z ， ZHANG Z Q ， et al . Urban electric vehicle fast-charging demand forecasting model based on data-driven approach and human decision-making behavior ［J］. Energies ， 2020 ， 13 （ 6 ）： 1412 .

邵成成，李徐亮，钱涛，等 . 基于交通均衡的电动汽车快速充电负荷模拟［J］. 中国电机工程学报， 2021 ， 41 （ 4 ）： 1368 - 1376 .

SHAO Chengcheng ， LI Xuliang ， QIAN Tao ， et al . Simulation of EV fast charging load based on traffic equilibrium ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2021 ， 41 （ 4 ）： 1368 - 1376 .

WARDROP J G . Road paper. some theoretical aspects of road traffic research ［J］. Proceedings of the Institution of Civil Engineers ， 1952 ， 1 （ 3 ）： 325 - 362 .

KLINKOWSKI M ， ŻOTKIEWICZ M ， WALKOWIAK K ， et al . Solving large instances of the RSA problem in flexgrid elastic optical networks ［J］. Journal of Optical Communications and Networking ， 2016 ， 8 （ 5 ）： 320 .

VILLANUEVA D ， PAZOS J L ， FEIJOO A . Probabilistic load flow including wind power generation ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2011 ， 26 （ 3 ）： 1659 - 1667 .

陈璨，吴文传，张伯明，等 . 考虑光伏出力相关性的配电网概率潮流［J］. 电力系统自动化， 2015 ， 39 （ 9 ）： 41 - 47 .

CHEN Can ， WU Wenchuan ， ZHANG Boming ， et al . Probabilistic load flow of distribution network considering correlated photovoltaic power output ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2015 ， 39 （ 9 ）： 41 - 47 .

WANG H ， YAN Z ， XU X Y ， et al . Probabilistic power flow analysis of microgrid with renewable energy ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2020 ， 114 ： 105393 .

方斯顿，程浩忠，徐国栋，等 . 基于Nataf变换和准蒙特卡洛模拟的随机潮流方法［J］. 电力自动化设备， 2015 ， 35 （ 8 ）： 38 - 44 .

FANG Sidun ， CHENG Haozhong ， XU Guodong ， et al . Probabilistic load flow method based on Nataf transformation and quasi Monte Carlo simulation ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2015 ， 35 （ 8 ）： 38 - 44 .

何琨，严正，徐潇源，等 . 基于Sobol’法的孤岛微电网潮流全局灵敏度分析［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 14 ）： 99 - 106 .

HE Kun ， YAN Zheng ， XU Xiaoyuan ， et al . Sobol’ method based global sensitivity analysis of power flow in islanded microgrid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 14 ）： 99 - 106 .

WANG H ， YAN Z ， SHAHIDEHPOUR M ， et al . Optimal energy storage allocation for mitigating the unbalance in active distribution network via uncertainty quantification ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2021 ， 12 （ 1 ）： 303 - 313 .

HASAN K N ， PREECE R ， MILANOVIĆ J V . Priority ranking of critical uncertainties affecting small-disturbance stability using sensitivity analysis techniques ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2017 ， 32 （ 4 ）： 2629 - 2639 .

SOBOL I M . Global sensitivity indices for nonlinear mathematical models and their Monte Carlo estimates ［J］. Mathematics and Computers in Simulation ， 2001 ， 55 （ 1/2/3 ）： 271 - 280 .

王晗，严正，徐潇源，等 . 基于稀疏多项式混沌展开的孤岛微电网全局灵敏度分析［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 10 ）： 44 - 52 .

WANG Han ， YAN Zheng ， XU Xiaoyuan ， et al . Global sensitivity analysis for islanded microgrid based on sparse polynomial chaos expansion ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 10 ）： 44 - 52 .

孟雨田，严正，徐潇源，等 . 配电网状态估计的全局灵敏度分析及应用［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 2 ）： 114 - 122 .

MENG Yutian ， YAN Zheng ， XU Xiaoyuan ， et al . Global sensitivity analysis on state estimation of distribution network and its application ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 2 ）： 114 - 122 .

MARELLI S ， SUDRET B . UQLab： a framework for uncertainty quantification in Matlab ［C］// 2nd International Conference on Vulnerability and Risk Analysis and Management ， July 13-16 ， 2014 ， Liverpool， UK .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

考虑电力-交通交互的配电网故障下电动汽车充电演化特性

考虑道路抢修和负荷恢复的电动汽车分层调度策略

动态无线充电下电气化交通网-配电网运行机理与协同优化

配电网状态估计的全局灵敏度分析及应用