基于韦伯-费希纳定律的农村柔性互联台区“网-站-车”协同优化

穆云飞; 张博文; 金尚婷; 吴志军; 贾宏杰; 祖国强

doi:10.7500/AEPS20251230005

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基于韦伯-费希纳定律的农村柔性互联台区“网-站-车”协同优化

新型电力系统背景下的车网互动关键技术与应用实践 | 更新时间：2026-08-21

- 基于韦伯-费希纳定律的农村柔性互联台区“网-站-车”协同优化
- Coordinated Optimization of Network-Station-Vehicle in Rural Flexibly Interconnected Distribution Transformer Areas Based on Weber-Fechner Law
- 电力系统自动化 2026年50卷第15期页码：222-237
- 作者机构：
  
  1.智能配用电装备与系统全国重点实验室（天津大学），天津市 300072
  2.天津大学国家储能技术产教融合创新平台，天津市 300350
  3.国网天津市电力公司电力科学研究院，天津市 300384
- 作者简介：
  
  穆云飞（1984—），男，通信作者，博士，教授，主要研究方向：电力系统安全性与稳定性、综合能源集成与应用。E-mail：yunfeimu@tju.edu.cn
  张博文(2001—)，女，硕士研究生，主要研究方向：电动汽车与电网互动。E-mail：zbw_23@tju.edu.cn
  金尚婷(1993—)，女，博士研究生，主要研究方向：电力系统运行与优化、电动汽车与电网互动。 E-mail：shangtingjin@tju.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金企业创新发展联合基金项目(U22B20105);天津市杰出青年科技计划资助项目(24JCJQJC00260)
- DOI：10.7500/AEPS20251230005
  中图分类号：
- 收稿：2025-12-30，
  
  修回：2026-04-25，
  
  网络首发：2026-06-17，
  
  纸质出版：2026-08-10
- 稿件说明：
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穆云飞,张博文,金尚婷等.基于韦伯-费希纳定律的农村柔性互联台区“网-站-车”协同优化[J].电力系统自动化,2026,50(15):222-237.

MU Yunfei,ZHANG Bowen,JIN Shangting,et al.Coordinated Optimization of Network-Station-Vehicle in Rural Flexibly Interconnected Distribution Transformer Areas Based on Weber-Fechner Law[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(15):222-237.
穆云飞,张博文,金尚婷等.基于韦伯-费希纳定律的农村柔性互联台区“网-站-车”协同优化[J].电力系统自动化,2026,50(15):222-237. DOI： 10.7500/AEPS20251230005.

MU Yunfei,ZHANG Bowen,JIN Shangting,et al.Coordinated Optimization of Network-Station-Vehicle in Rural Flexibly Interconnected Distribution Transformer Areas Based on Weber-Fechner Law[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(15):222-237. DOI： 10.7500/AEPS20251230005.

摘要

随着高比例光伏与电动汽车（EV）接入农村配电网，配电台区出现了负载时空分布不均衡、电压越限等问题。针对该问题，提出了一种基于韦伯-费希纳定律(Weber-Fechner law)的柔性互联台区与充储电站双层博弈优化策略。首先，分析农村台区源荷时空互补特性，构建含智能软开关(SOP)与充储电站的柔性互联系统架构；进而，建立了涵盖配电系统运营商、充储电站及EV用户的双层博弈优化模型：上层模型以配电网运行成本、电压偏差及变压器负载均衡度最小为目标，优化SOP的时空潮流分布；下层模型引入韦伯-费希纳定律揭示用户对电价刺激与荷电状态(SOC)的非线性感知机制，量化心理阈值与饱和效应对用户充放电意愿的耦合影响，在此基础上，制定充储电站最优定价与调度策略模型，并采用粒子群与遗传算法进行混合迭代求解。算例分析结果表明，在EV高渗透率场景下，所提策略能有效挖掘SOP的空间传输能力与EV的时间平移协同潜力，在满足EV充电需求的同时，可提升用户收益、降低峰谷差和功率方差，并实现潮流与电压分布的协同优化，从而有效抑制电压越限风险，显著提升了农村配电网对台区负载时空均衡调控能力及系统运行安全性。

Abstract

With a high proportion of photovoltaic (PV) systems and electric vehicles (EVs) being connected to rural distribution networks

issues such as unbalanced spatio-temporal load and voltage violation have emerged in the distribution transformer areas. To address these issues

this paper proposes a bi-level game-based optimization strategy for flexibly interconnected transformer areas and charging-storage power stations based on the Weber-Fechner law. First

the spatio-temporal complementary characteristics of sources and loads in rural transformer areas are analyzed

and the flexibly interconnected system architecture incorporating soft open points (SOPs) and charging-storage stations is established. Then

a bi-level game-based optimization model involving the distribution network operator

charging-storage power stations

and EV users is constructed. In the upper-level model

the minimization of operating cost of distribution networks

voltage deviation

and load balancing degree of transformers is taken as the objective to optimize the spatio-temporal power flow distribution of SOPs. In the lower-level model

the Weber-Fechner law is introduced to characterize the nonlinear perception mechanism of users toward electricity price incentives and state of charge

thereby quantifying the coupled effects of psychological thresholds and saturation effects on charging and discharging willingness of users. On this basis

an optimal pricing and scheduling strategy model for charging-storage power stations is established

and the particle swarm optimization and genetic algorithms are used for hybrid iterative solution. Case study results show that

in a high EV penetration scenario

the proposed strategy can fully exploit the coordinated potential of the spatial transfer capability of the SOP and the temporal shifting capability of EVs. While satisfying EV charging demand

the proposed strategy can increase user benefits

reduce peak-valley difference and power variance

and achieve the coordinated optimization of power flow and voltage distribution

thus effectively suppressing the risk of voltage violations

and significantly enhancing the spatio-temporal load balancing regulation capability and operation security of rural distribution networks.

关键词

Keywords

references

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