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申请/专利权人：国网上海市电力公司;上海交通大学

摘要：本发明公开了面向配电‑交通系统韧性提升的电动公交车协同调度方法，涉及配电网领域，本发明考虑了电动公交车的电力‑交通双重属性，基于配电网、交通网灾后运行需求间的协同和电动公交车供电、疏散多任务间的协同，构建了电动公交车参与配电‑交通系统灾后供电恢复和受困人员疏散的协同多任务调度模型，充分挖掘了电动公交车在耦合系统综合韧性提升方面的应用价值，并采用先分区后路由的计算方法，实现了所提出模型的高效、精确求解。

主权项：1.面向配电-交通系统韧性提升的电动公交车协同调度方法，其特征在于，包括如下步骤：①构建电动公交车参与配电-交通系统灾后供电恢复和受困人员疏散的协同多任务调度模型；考虑配电网、交通网灾后运行需求间的协同，以及电动公交车自身多任务间的协同，以灾后配电-交通系统综合运行成本最小为目标构建电动公交车协同多任务调度模型，目标函数具体为： 其中，第一项是疏散时间成本，第二项是未疏散人员惩罚，第三项是负荷削减成本；下标t代表某一具体时刻，下标v代表某一电动公交车，下标i代表某一受困人员聚集点，以下简称为聚集点，下标g代表聚集点的某一组人员，下标k代表电动公交车的某一次出行，下标m代表某一配电网节点，T为所有时刻的集合，V为所有电动公交车的集合，GA为所有聚集点的集合，G为所有受困人员分组的集合，EB为所有配电网节点的集合，K为电动公交车最多出行次数，cT,cEVA和cLCm,t分别疏散时间单位成本、未疏散人员单位惩罚费用和负荷削减单位成本，tendv,K为电动公交车完成疏散任务的时间，Di,g为聚集点i处第g组人员数量，dv,k,i,g为电动公交车v在第k次出行中从聚集点i的第g组人员中带走的人数，pLCm,t为节点有功负荷削减量，△t为每个时间间隔的长度；电动公交车通过在聚集点和避难所间的多次往返进行人员疏散，具体约束为： 其中，下标s代表某一避难所，下标k代表某一聚集点，下标c代表某一充电站，SH为所有避难所的集合，CS为所有充电站的集合；δEVAv,i，λEVAv,ci，βv,k,ij，αv,k,si，γv,k,is是与电动公交车疏散路线选择有关的0，1变量；当闲置的电动公交车v选择前往聚集点i进行人员疏散时，δEVAv,i取1；考虑到多任务间的协调，当电动公交车v在充电站c结束放电并前往聚集点i进行人员疏散时，λEVAv,ci取1；在电动公交车v的第k次出行中，当车辆从避难所s出发前往聚集点i，从聚集点i前往集聚点j、从聚集点i返回避难所s时,αv,k,si，βv,k,ij,γv,k,is分别取1；yv,k,i表示电动公交车v的第k次出行是否访问避难所i，是则为1，否则为0；zv,s表示电动公交车v结束疏散后是否停靠在避难所s，是则为1，否则为0；tstartv,k，tendv,k，twaitv,k分别为疏散过程中每次行程的开始时间，结束时间和两次行程间的等待时间，tV2G,EVAv为多任务模式下结束放电并开始参与疏散的时间；TDEPv,i，Tcj，Tij，Tsi分别为闲置公交车停放点与聚集点之间，充电站与聚集点之间，聚集点与聚集点之间，聚集点与避难所之间的最小通行时间；Tearlyi,g，Tlasti,g分别为聚集点i处第g组人员的可接受的最早与最晚服务时间，M为常数，当电动公交车v的第k次行程的开始和结束时间满足疏散人员要求时，fv,k,i,g，ov,k,i,g取1，否则取0；CAP为电动公交车最大载客量，cLIM为提高疏散效率的可调系数，0cLIM1；eEVAv，eV2G,travelv分别为电动公交车参与疏散和执行供电任务时前往放电地点过程中的能量消耗，pV2Gv,c,t为电动公交车在充电站的放电功率，Ev为电动公交车电池总容量，pEB为电动公交车行驶过程中单位时间能耗；电动公交车放电与网架重构协同实现灾后配电网应急供电，具体约束为： 其中，下标l，n分别代表某一配电网节点，下标0代表虚拟节点e0，下标1代表配电网与上级电网的连接节点e1，EL，E'L分别为配电网实际线路和虚拟线路的集合，EDC为电动公交车可进行放电的配电网节点，In,On分别为以节点n为起点和终点的线路的集合，Cn为与节点n相连的充电站和避难所的集合；μdmn,t，μrmn,t为表示线路m,n潮流方向的0，1变量，当潮流从节点m流向节点n时，μdmn,t＝1，μrmn,t＝0，反之，μdmn,t＝0，μrmn,t＝1，μmn,t表示线路状态，当线路闭合时为1，否则为0，dmn表示线路损坏情况，损坏时为1，否则为0，cn,t表示节点带电状态，带电时为1，否则为0；vmn,t，Pmn,t，Qmn,t为从节点m流向节点n的虚拟流量，有功功率和无功功率，pL,qL分别为有功和无功负荷，qLC为无功负荷削减量，pS,qS分别电动公交车接入节点的有功、无功输出，U为节点电压幅值的平方，U0为额定电压幅值的平方,r,x分别为线路电阻和电抗，Pmax,Qmax,QmaxDC,Umax,Umin分别为相应变量的限值，pV2Gv,s,t为电动公交车在避难所的放电功率；δV2Gv,c为0，1变量，当闲置的电动公交车v选择前往充电站c进行放电时，δV2Gv,c取1，TDEPv,c为闲置公交车停放点与充电站之间的最小通行时间；tV2G,arrivev为电动公交车抵达放电地点的时间点，tEVA,V2Gv为多任务模式下电动公交车结束疏散开始放电的时间点，τV2G,beginv,t,τV2G,startv,t,τV2G,stopv,t,τV2G,endv,t为与电动公交车放电时间相关的0，1变量，若电动公交车在t时刻开始放电，τV2G,beginv,t取1，若电动公交车在t时刻已经开始放电，τV2G,startv,t取1，若电动公交车在t时刻停止放电，τV2G,stopv,t取1，若电动公交车在t时刻已经停止放电，τV2G,endv,t取1，PV2G,max为电动公交车的最大放电功率；②采用先分区后路由的方法对所构建的电动公交车参与配电-交通系统灾后供电恢复和受困人员疏散的协同多任务调度模型进行求解，所述先分区后路由方法中分区方法具体如下：获取交通网拓扑结构和聚集点坐标，确定分区数B，构建聚集点的构建邻接矩阵W，W中元素代表聚集点之间的相似度，所述相似度计算模型具体为： 其中，wij，wji分别为聚集点i与聚集点j之间以及聚集点j与聚集点i之间的相似度，TAS,max，TAS,min分别为所以聚集点之间通行时间的最大值和最小值；构建聚集点的对角矩阵D，对角矩阵中对角元素为聚集点的度，其余元素为零，所述聚集点的度计算模型具体为： 其中，di为聚集点i的度，构建聚集点的拉普拉斯矩阵L＝D-W，根据L计算标准化拉普拉斯矩阵L'，获取L'的前B个特征向量，以每个特征向量为一列构建矩阵U，将矩阵中U的每一行视为一个节点，采用k-means聚类法将U中的节点划分为B类，并将相应分区结果映射到聚集点；③所述先分区后路由方法中路由方法具体如下：针对每一个聚集点分区Ab，构建分区内电动公交车疏散路径优化模型，疏散路径优化模型具体为： 其中，下标b代表某一聚集点分区，为电动公交车在Ab中执行疏散任务的总耗时，LAS为聚集点间连接道路的集合，Si，Ei分别为以聚集点i为起点和终点的道路的集合；pathb为电动公交车在Ab中的行驶路线，pathb,ij为表示电动公交车在Ab中的行驶路线是否包含道路i,j的0，1变量，xb,i为表示聚集点i是否属于分区Ab的0，1变量，xstartb,i，xendb,i分别为表示聚集点i是否是电动公交车行驶路线起点和终点的0，1变量，passb,i表示电动公交车访问聚集点i的次数，passb为各聚集点访问次数的集合，Rb为聚集点与道路关系矩阵，R'b为辅助矩阵，其中元素为Rb中对应元素的绝对值，lstartb,i，lb,ij是与路线连通性有关的0，1变量；求解疏散路径优化模型后可得各分区电动公交车最优疏散路线，将电动公交车在各分区内的行驶路线固定为所求最优路线，并通过将电动公交车参与配电-交通系统灾后供电恢复和受困人员疏散的协同多任务调度模型中处于同一分区的聚集点视为一个整体对原模型进行简化，最终求解简化后模型，获得面向配电-交通系统韧性提升的电动公交车协同调度。

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