一種電動汽車充電樁優(yōu)化布局方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電動汽車充換電站設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及一種電動汽車充電粧優(yōu)化布局 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電動汽車作為新能源汽車的主要發(fā)展方向之一，越來越受到人們的重視。隨著電 動汽車市場保有量的不斷增加，必須提出建設(shè)充電配套設(shè)施的目標(biāo)，以便為電動汽車快速 發(fā)展提供有效的配套保障。交流充電粧建設(shè)數(shù)量、布局、模式等會對電動汽車的應(yīng)用范圍和 規(guī)?；l(fā)展產(chǎn)生重要影響，是電動汽車能否快速發(fā)展及快速商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵，因此交流 充電粧的建設(shè)尤為重要。
[0003] 電動汽車交流充電粧建設(shè)設(shè)計方案，并應(yīng)用于深圳市一批小區(qū)；介紹了我國電動 汽車充電站的發(fā)展現(xiàn)狀、提出影響電動汽車充電站規(guī)劃的因素和電動汽車規(guī)劃中的原則、 最優(yōu)分布及規(guī)模研究等。其他關(guān)于交流充電粧建設(shè)的研究報道相對較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了提供一種優(yōu)化的交流充電粧布局方法，使得充電綜合費用最 小。
[0005] 為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明電動汽車充電粧優(yōu)化布局方法所采用的技術(shù)方案 是：
[0006] -種電動汽車充電粧優(yōu)化布局方法，包括：建立區(qū)域內(nèi)電動汽車車粧信息庫，包括 電動汽車信息庫及交流充電粧信息；電動汽車信息包含電動汽車數(shù)量、所有電動汽車出發(fā) 時剩余電量、出發(fā)時刻及對應(yīng)位置；交流充電粧信息包含充電粧數(shù)量和建設(shè)位置；計算車 輛i在t時刻充電選擇行為；判斷所有車輛在t時刻的狀態(tài)，包括車輛是否在行駛中，車輛 的剩余電量是否能夠完成出行，若剩余電量無法完成出行，則判斷車輛遇到的下一個充電 粧位置；該區(qū)域內(nèi)充電粧建設(shè)數(shù)量及建設(shè)位置計算；總費用優(yōu)化計算，優(yōu)化目標(biāo)為總花費 最小，總花費包括交流充電粧建設(shè)和管理費用、電動汽車路上運行費用及電動汽車充電等 待費用。
[0007] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下優(yōu)點：
[0008] 本發(fā)明通過分析電動汽車充電量總體需求量、多場景下電動汽車的運行模式以及 電動汽車充電設(shè)施商業(yè)運營模式等因素影響基礎(chǔ)上，提出了一種考慮時刻約束的交流充電 粧建設(shè)模式，通過對有充電需求電動汽車空間形式距離、等待充電時間以及交流充電粧建 設(shè)管理等費用計算，得出比較優(yōu)化的交流充電粧建設(shè)方案，使得充電綜合費用最小。仿真結(jié) 果表明該方案可快速確定合理的交流充電粧數(shù)量和位置，大大降低了投資風(fēng)險，為電動汽 車的健康、快速發(fā)展提供有力保障。
【附圖說明】
[0009] 圖1是本發(fā)明電動汽車充電粧優(yōu)化布局方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0010] 下面結(jié)合附圖和具體實施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實施例僅用于說明 本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各 種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0011] 本發(fā)明提出一種新的電動汽車充電粧優(yōu)化布局方法，是在收集某區(qū)域可能電動汽 車用戶行為特性及職往空間基礎(chǔ)上并根據(jù)電動汽車充電負(fù)荷預(yù)測建立可能的"車-粧信息 庫模型"，通過判斷車輛行駛狀態(tài)實時更新"車-粧信息庫模型"，最終得到可能的交流充電 粧最優(yōu)分布位置。針對其他區(qū)域交流充電粧的優(yōu)化，同樣需要分析該區(qū)域電動汽車用戶行 為特性等，并針對該特性建立相應(yīng)的"車-粧信息庫模型"。
[0012] 需要根據(jù)假定的交流充電粧信息和實際的電動汽車信息構(gòu)建包含電動汽車和交 流充電粧的車、粧信息庫，其中交流充電粧信息包含充電粧數(shù)量和建設(shè)位置等信息，電動汽 車信息包含所有電動汽車出發(fā)時剩余電量、出發(fā)時刻及對應(yīng)位置等信息。通過分析電動汽 車i在t時刻的狀態(tài)信息，引導(dǎo)該輛電動汽車去最合理的交流充電粧充電。該仿真過程可 根據(jù)區(qū)域內(nèi)電動汽車數(shù)量及相關(guān)交通信息確定合理的交流充電粧建設(shè)數(shù)量及位置，避免因 多投資建粧產(chǎn)生額外費用。
[0013] 具體的，請結(jié)合圖1所示，優(yōu)選的實施方式包括：
[0014] -種電動汽車充電粧優(yōu)化布局方法，其特征在于，包括：
[0015] 建立區(qū)域內(nèi)電動汽車車粧信息庫，包括電動汽車信息庫及交流充電粧信息；電動 汽車信息包含電動汽車數(shù)量、所有電動汽車出發(fā)時剩余電量、出發(fā)時刻及對應(yīng)位置；交流充 電粧信息包含充電粧數(shù)量和建設(shè)位置；
[0016] 計算車輛i在t時刻充電選擇行為；判斷所有車輛在t時刻的狀態(tài)，包括車輛是否 在行駛中，車輛的剩余電量是否能夠完成出行，若剩余電量無法完成出行，則判斷車輛遇到 的下一個充電粧位置；
[0017] 該區(qū)域內(nèi)充電粧建設(shè)數(shù)量及建設(shè)位置計算；
[0018] 總費用優(yōu)化計算，優(yōu)化目標(biāo)為總花費最小，總花費包括交流充電粧建設(shè)和管理費 用、電動汽車路上運行費用及電動汽車充電等待費用。
[0019] 電動汽車充電粧布局優(yōu)化結(jié)合電動汽車在空間及時間上的分布情況，建立以總花 費最小為目標(biāo)函數(shù)的交流充電粧建設(shè)模式，根據(jù)總目標(biāo)函數(shù)的比較給出充電粧數(shù)量及位置 的優(yōu)化結(jié)果。具體的計算方法如下所示。
[0020] 1.目標(biāo)函數(shù)
[0021] 目標(biāo)函數(shù)即總花費最小，包括交流充電粧建設(shè)和管理費用、電動汽車路上運行費 用及充電等待費用，其表達(dá)式為
[0022]
⑴
[0023] 式中：
[0024] η為電動汽車總數(shù)量；
[0025] m為交流充電粧總數(shù)量；
[0026] Zlj為充電決策變量，若為I，則第i輛電動汽車在第j個交流充電粧充電，否則為 〇 ；
[0027] Cllj為第i輛電動汽車到第j個交流充電粧的加權(quán)距離；
[0028] Ilj為第i輛電動汽車到第j個交流充電粧的充電等待時間；
[0029] Uj為第j個交流充電粧建設(shè)及管理費用；
[0030] U11為第i輛電動汽車單位行駛距離消耗費用；
[0031] U12為第i輛電動汽車單位等待時間消耗費用。
[0032] 該模型是一個動態(tài)模型，充分考慮了不同電動汽車到不同交流充電粧的距離及充 電等待時間等較多因素的影響，且建模過程中使用了加權(quán)系數(shù)，使得理論距離值更接近實 際距離，更加符合實際，模型也更準(zhǔn)確可靠。
[0033] 約束條件
[0034] 式（1)目標(biāo)函數(shù)中包含需求約束、空間約束和時間約束3個約束條件。
[0035] (1)需求約束
[0036] 需求約束所指的是電動汽車i是否接受交流充電粧j的充電服務(wù)，如式（2)所給， 若Z lj為1表示接受充電服務(wù)，若Z ^為0表示不接受充電服務(wù)。
(2) C3)
[0038] 不等式（3)中，m、n含義同公式（l)，Qn為每輛電動汽車平均充電量，α為每天整個 規(guī)劃區(qū)域所有電動汽車中有充電需求的用戶比例，β為單臺標(biāo)準(zhǔn)交流充電粧的平均功率。
[0039] (2)空間約束
[0040] 設(shè)定交流充電粧的坐標(biāo)分別為(Xj, Υ)、需充電電動汽車坐標(biāo)為（?乃)，其中有i=l，2,…，η， j=l，2,…，m，貝伽權(quán)距離為
⑷
[0041] 式中，Wi為第i輛電動汽車距尚加權(quán)系數(shù)，D κ為設(shè)定的被充電電動汽車發(fā)出充電 預(yù)警后允許行駛的最大交通距離。
[0042] (3)時間約束
[0043] 第i輛電動汽車到第j個交流充電粧的充電排隊等待時間需滿足式（5)要求。
(D)
[0044] 式（5)中Nlj為第i個電動汽車到達(dá)交流充電粧j處時等待充電電動汽車個數(shù)，τ 為每輛電動汽車充電時間，一般為0. 5h。
【主權(quán)項】
1. 一種電動汽車充電粧優(yōu)化布局方法，其特征在于，包括： 建立區(qū)域內(nèi)電動汽車車粧信息庫，包括電動汽車信息庫及交流充電粧信息；電動汽車 信息包含電動汽車數(shù)量、所有電動汽車出發(fā)時剩余電量、出發(fā)時刻及對應(yīng)位置；交流充電粧 信息包含充電粧數(shù)量和建設(shè)位置； 計算車輛i在t時刻充電選擇行為；判斷所有車輛在t時刻的狀態(tài)，包括車輛是否在行 駛中，車輛的剩余電量是否能夠完成出行，若剩余電量無法完成出行，則判斷車輛遇到的下 一個充電粧位置； 該區(qū)域內(nèi)充電粧建設(shè)數(shù)量及建設(shè)位置計算； 總費用優(yōu)化計算，優(yōu)化目標(biāo)為總花費最小，總花費包括交流充電粧建設(shè)和管理費用、電 動汽車路上運行費用及電動汽車充電等待費用。2. 如權(quán)利要求1中所述的電動汽車充電粧優(yōu)化布局方法，其特征在于， 總費用f的計算方法為：式中： η為電動汽車總數(shù)量； m為交流充電粧總數(shù)量； Zlj為充電決策變量，若為1，則第i輛電動汽車在第j個交流充電粧充電，否則為O ; (Il j為第i輛電動汽車到第j個交流充電粧的加權(quán)距離； tlS為第i輛電動汽車到第j個交流充電粧的充電等待時間； Uj為第j個交流充電粧建設(shè)及管理費用； U11為第i輛電動汽車單位行駛距離消耗費用； U12為第i輛電動汽車單位等待時間消耗費用。3. 如權(quán)利要求2中所述的電動汽車充電粧優(yōu)化布局方法，其特征在于， 總費用的計算方法中包含需求約束，需求約束所指的是電動汽車i是否接受交流充電 粧j的充電服務(wù)，如下式，若Zl j為1表示接受充電服務(wù)，若Z ^為O表示不接受充電服務(wù)：其中％為每輛電動汽車平均充電量，α為每天整個規(guī)劃區(qū)域所有電動汽車中有充電需 求的用戶比例，β為單臺標(biāo)準(zhǔn)交流充電粧的平均功率。4. 如權(quán)利要求2或3中所述的電動汽車充電粧優(yōu)化布局方法，其特征在于， 總費用的計算方法中包含空間約束： 設(shè)定交流充電粧的坐標(biāo)分別為（XjJj)、需充電電動汽車坐標(biāo)為（XjJ j),其中有i = 1，2,…，n，j = 1，2,…，m，則加權(quán)距離(Iij為式中，ω?為第i輛電動汽車距1?加權(quán)系數(shù)，D R為設(shè)定的被充電電動汽車發(fā)出充電預(yù)警 后允許行駛的最大交通距離。5. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電動汽車充電粧優(yōu)化布局方法，其特征在于： 總費用的計算方法中包含時間約束： 第i輛電動汽車到第j個交流充電粧的充電排隊等待時間b需滿足下式要求，Nl j為第i個電動汽車到達(dá)交流充電粧j處時等待充電電動汽車個數(shù)，τ為每輛電動汽 車充電時間。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電動汽車充電粧優(yōu)化布局方法，其特征在于： τ 為 0· 5h。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電動汽車充電樁優(yōu)化布局方法，所述布局方法包括電動汽車車樁信息庫建立及更新、電動汽車充電樁數(shù)量及位置計算和電動汽車充電樁布局優(yōu)化3個模塊。電動汽車車樁信息庫建立設(shè)計對象區(qū)域內(nèi)充電樁的數(shù)量、位置以及車輛的分布特性，通過車輛行為的模擬，更新該區(qū)域內(nèi)充電樁和車輛的信息。基于充電樁的信息，計算區(qū)域內(nèi)的充電樁的數(shù)量和位置，并通過總費用目標(biāo)函數(shù)和約束條件計算和優(yōu)化該區(qū)域內(nèi)的充電樁的總費用，最終給出該區(qū)域內(nèi)的充電樁的最優(yōu)配置。
【IPC分類】G06Q50/06, G06Q10/06
【公開號】CN105160449
【申請?zhí)枴緾N201510392140
【發(fā)明人】趙明宇, 徐石明, 張衛(wèi)國, 陳良亮, 林弘宇, 李捷, 李華東, 袁弘, 劉華鋒, 鄧超, 張寧, 楊鳳坤
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國電南瑞科技股份有限公司, 國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院, 國電南瑞南京控制系統(tǒng)有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年7月6日