基于能耗控制的电动汽车停车场充电方法技术

本发明专利技术公开了一种基于能耗控制的电动汽车停车场充电方法，针对电动汽车停车场工作日期间车辆到达时间分布与电价波动特征，提出停车场用电负荷峰值最小以及停车场总电费最低两种充电优化策略，包括以下步骤：通过对车场车辆到达时间、停放时间、通勤出行距离的统计分析，确定车辆到达时间分布；预测未来电动汽车在停车场的停放特征及到达停车场过程中的电量消耗；根据不同目标建立相应的充电策略优化模型；通过构造拉格朗日函数，利用KKT条件进行求解。本发明专利技术对电动车停车特性进行基于非参数检验的核密度估计，准确描述出数据分布特征；基于历史样本的估计方法更准确把握停车者的停车时长和所需电量，然后根据本发明专利技术充电方法，得出供电策略。

Electric vehicle parking area charging method based on energy consumption control

The invention discloses a control of energy consumption of electric vehicle parking lot charging method based on electric vehicle parking lot during the working day and the price fluctuation characteristics of vehicle arrival time distribution, the parking lot electricity load peak and minimum total electricity minimum parking lot two charging optimization strategy, which comprises the following steps: through the analysis of the statistical time arrived and the parking time, commuting distance of the vehicle, determine the vehicle arrival time distribution; prediction of the future of electric cars parked in the parking lot and the characteristics of the arrival of the parking lot in the process of power consumption; optimization model is established according to the charging strategies corresponding to different target; by constructing the Lagrange function is solved by KKT. The invention of the electric vehicle parking characteristics of non parametric test based on kernel density estimation, an accurate description of the characteristics of data distribution; estimation method of historical samples based on a more accurate grasp of the parking parking time and electricity required, then the charging method according to the invention, the power supply strategy.

【技术实现步骤摘要】
基于能耗控制的电动汽车停车场充电方法
本专利技术涉及能源充电
，具体涉及一种基于能耗控制的电动汽车停车场充电方法。
技术介绍
在过去的几十年间，环境恶化、石油资源消耗严重、国际油价波动，各国政府都尽力在减少对进口石油等化石能源的依赖，这些因素极大的促进了交通运输业的电汽化发展。与传统汽车相比，电动汽车具有环保节能、噪音小、稳定性高等优点，因此，电动汽车作为传统燃油汽车的一个清洁环保的替代品，近年来获得了较大的发展，各国政府推出了一系列的财政补贴和优惠政策，支持电动汽车行业的发展，并鼓励人们购买电动汽车，例如：电动汽车不用摇号、购买电动汽车时给予财政补贴、电动汽车在市中心拥有专用停车位、免费停车、允许电动汽车在高峰时段在公交车专用道或HOV车道上行驶等。电动汽车的数量和市场占有率近年来一直在飞速增长。在不久的将来，电动汽车必将成为人们日常出行的一个重要交通工具。然而，由于电动汽车的充电时间往往需要数小时，充电时间和续航里程把它限制在了相对较短距离的出行上，严重的制约着着电动汽车的实用性。研究表明，对于驾驶员来说，电动汽车的上述缺点带来的不便和负面影响，甚至超过了政府刺激政策带来的影响。一般情况下，车辆的平均行驶时间只占到一天总时间的4％-7％，大部分时间是处于停泊状态的。因此，未来可建设电动汽车停车场，或在现有普通停车场内加装充电桩，作为电动汽车充电点，在工作日上下班时间段内充分利用工作时间进行充电，缓解电动汽车的充电问题，提高电动汽车的实用性，显得特别有意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决如何利用电动汽车停车的时间进行充电，提高电动汽车的实用性，提供一种基于能耗控制的电动汽车停车场充电方法。本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：一种基于能耗控制的电动汽车停车场充电优化方法，所述充电优化方法包括以下步骤：S1、通过对现阶段停车场大量车辆到达时间、停放时间、通勤出行距离的统计分析，利用非参数估计方法，对未来电动汽车在停车场的停放特征及到达停车场过程中的电量消耗进行预测分析；其中，所述未来电动汽车在停车场的停放特征包括：车辆到达时间、车辆停放时间、车辆离开时间、车辆到达停车场时的电量水平、车辆的电池容量、车辆的最大充电功率。步骤S101：利用核密度估计方法对车辆的到达时间分布特性进行描述。其中，核密度估计函数的表达式如下。x1,x2......xn为独立同分布的样本值，为密度函数f(x)的核密度估计，k(ξ)称为核函数，h一般是预先给定的正数，称为带宽，依据式(3)计算最优带宽，σs为样本标准差，R为样本的四分位距，即第三四分数减去第一四分数的差。步骤S102：通过调研对工作日期间车辆到达停车场的时间累积分布特性进行核密度函数拟合，其中σs＝4.14h，R/1.34＝5.58h，n＝13470，h＝0.655；核密度的具体表达式为：步骤S103：根据驾驶员工作日通勤出行情况下到达停车场时的行驶距离数据，结合综合工况下电动汽车单位行驶距离的耗电量，推算电动车辆到达停车场过程中的电量消耗信息，依据车辆到达停车场过程中的电量消耗信息，对工作日期间车辆到达停车场过程中的电量消耗累积分布概率进行核密度函数拟合，其中σs＝2.294kwh，R/1.34＝0.687kwh，n＝13470，h＝0.109；核密度的具体表达式为：步骤S104：根据对大量停放车辆的调研信息，得出工作日期间一天各时间段内停车场停放的数量，假设未来停车场停放的车辆数量规律与此相同。不失一般性，本专利技术研究区域内，任意时间段内，车辆到达停车场时的行驶里程呈均匀分布状态。依据车辆到达时间的概率分布和车辆到达过程中的耗电量概率分布及一天内各个时段内停车场的停车数量，即可推算出停车场特定时间段内到达的车辆数及车辆到达过程中的耗电量。步骤S2、以停车场管理者的角度，根据不同的经营目标：停车场电力负荷峰值最小、停车场日电费支出最低，制定不同的充电策略，建立相应的线性优化模型；为控制成本及减小安全隐患，停车场管理者一般不希望停车场的电力负荷很大，基于以上原因，本专利技术提出停车场电力负荷峰值最小的充电策略。目标函数：minimizePmaxPmax表示停车场为车辆充电时的最大负荷功率，目标函数使得停车场的电力负荷峰值最小；若车辆i在t时刻停靠在停车场，则STATUSi,t＝1，否则STATUSi,t＝0，式(7)表示车辆停靠在停车场时的充电功率不超过车辆设计的最大充电功率；SOEi,t表示车辆i在t时刻的电量水平，式(8)描述了车辆i的电量变化状态；式(9)表示停车场为车辆充满电。为控制成本，减少支出，停车场管理者通常不希望电费支出过高。基于以上原因，本专利技术提出以总电费最小为目标的充电策略。目标函数：目标函数表示对于每一辆充电车辆，充电所需的花费最小，其他约束条件各式的意义与以电力负荷峰值最小为目标的充电策略中的相同。步骤S3、通过构造拉格朗日函数，利用KKT条件对模型进行求解得到不同充电策略下的各车辆对应各时间的充电功率。以停车场的电力负荷最小为目标的策略与以总电费最小为目标的策略均为传统线性规划问题，现以以总电费最小为目标的策略为例进行模型求解说明，本专利技术通过构造拉格朗日函数，利用KKT条件进行求解。步骤S301：拉格朗日函数如下，其中a，b，c为拉格朗日乘子。步骤S302：函数的KKT条件如下：λt-a-b+c＝0(13)实际算例中，带入具体数值，根据以上KKT条件，求得车辆i对应时刻t时刻的充电功率即可。本专利技术针对电动汽车停车场工作日期间车辆到达时间分布与电价波动特征，提出了2种充电优化策略：(1)停车场用电负荷峰值最小，(2)停车场总电费最低。本专利技术对电动车停车特性进行基于非参数检验的核密度估计，利用调研所得现实历史数据，可准确地描述出数据的分布特征。基于历史样本的估计方法更加准确的把握到停车者的停车时长和所需电量，然后可以根据本专利技术的计算方法，得出供电策略，相较于传统的随到随充策略，本专利技术方法能够有效的实现能耗控制且在供电策略制定上有更高的精度，为未来电动汽车停车场的运营管理工作提供一定的参考本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：本专利技术公开的基于能耗控制的电动汽车停车场充电方法，对电动车停车特性进行基于非参数检验的核密度估计，可根据从历史数据本身，相对准确地描述出数据的分布特征。基于历史样本的估计方法更加准确的把握到停车者的停车时长和所需电量，然后可以根据本专利技术的计算方法，得出供电策略，相较于传统的随到随充策略，本专利技术公开的停车场充电方法能够有效的实现能耗控制且在供电策略制定上有更高的精度，为未来电动汽车停车场的运营管理工作提供一定的参考。附图说明图1是电动车辆到达停车场后车辆充电的技术路线图；图2是对广州市中心区62个停车场的停车状况进行实地调研得到的现阶段车辆到达时间的柱状图；图3是用核密度函数对车辆到达时间的概率分布进行拟合的拟合曲线；图4是对停车场驾驶员的问卷调查中提取的驾驶员工作日期间到达停车场时的行驶距离数据；图5是根据驾驶员工作日通勤出行情况下到达停车场时的行驶距离数据，结合综合工况下电动汽车单位行驶距离的耗电量推算出的电动车辆到达停车场过程中的电量消耗信息；图6是用核密度函数对工作日期间车辆到达停车场过程中的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于能耗控制的电动汽车停车场充电方法，其特征在于，所述充电优化方法包括以下步骤：S1、通过对现阶段停车场大量车辆到达时间、停放时间、通勤出行距离的统计分析，利用非参数估计方法，对未来电动汽车在停车场的停放特征及到达停车场过程中的电量消耗进行预测分析；S2、根据不同的经营目标，制定不同的充电策略，建立相应的线性优化模型，其中，所述经营目标包括：停车场电力负荷峰值最小、停车场日电费支出最低；S3、通过构造拉格朗日函数，利用KKT条件对模型进行求解得到不同充电策略下的各车辆对应各时间的充电功率。

【技术特征摘要】
1.一种基于能耗控制的电动汽车停车场充电方法，其特征在于，所述充电优化方法包括以下步骤：S1、通过对现阶段停车场大量车辆到达时间、停放时间、通勤出行距离的统计分析，利用非参数估计方法，对未来电动汽车在停车场的停放特征及到达停车场过程中的电量消耗进行预测分析；S2、根据不同的经营目标，制定不同的充电策略，建立相应的线性优化模型，其中，所述经营目标包括：停车场电力负荷峰值最小、停车场日电费支出最低；S3、通过构造拉格朗日函数，利用KKT条件对模型进行求解得到不同充电策略下的各车辆对应各时间的充电功率。2.根据权利要求1所述的基于能耗控制的电动汽车停车场充电方法，其特征在于，所述未来电动汽车在停车场的停放特征包括：车辆到达时间、车辆停放时间、车辆离开时间、车辆到达停车场时的电量水平、车辆的电池容量、车辆的最大充电功率。3.根据权利要求1所述的基于能耗控制的电动汽车停车场充电方法，其特征在于，所述步骤S1具体过程如下：步骤S101：利用核密度估计方法对车辆的到达时间分布特性进行描述，其中，核密度估计函数的表达式如下、；x1,x2......xn为独立同分布的样本值，为密度函数f(x)的核密度估计，k(ξ)称为核函数，h一般是预先给定的正数，称为带宽，依据式(3)计算最优带宽，σs为样本标准差，R为样本的四分位距，即第三四分数减去第一四分数的差；步骤S102：通过调研对工作日期间车辆到达停车场的时间累积分布特性进行核密度函数拟合，其中σs＝4.14h，R/1.34＝5.58h，n＝13470，h＝0.655；核密度的具体表达式为：步骤S103：根据驾驶员工作日通勤出行情况下到达停车场时的行驶距离数据，结合综合工况下电动汽车单位行驶距离的耗电量，推算电动车辆到达停车场过程中的电量消耗信息，依据车辆到达停车场过程中的电量消耗信息，对工作日期间车辆到达停车场过程中的电量消耗累积分布概率进行核密度函数拟合，其中σs＝2.294kwh，R/1.34＝0.687kwh，n＝13470，h＝0.109；核密度的具体表达式为：步骤S104：根据对大量停放车辆的调研信息，得出工作日期间一天各时间段内停车场停放的数量，假设未来停车场停放的车辆数量规律与此相同。不失一般性，本发明研究区域内，任意时间段内，车辆到达停车场时的行驶里程呈均匀分布状态。依据车辆到达时间的概率分布和车辆到达过程中的耗电量概率分布及一天内各个时段内停车场的停车数量，即可推算出停车场特定时间段内到达的车辆数及车辆到达过程中的耗电量。4.根据权利要求1所述的基于能耗控制的电动汽车...

【专利技术属性】
技术研发人员：巫威眺，靳文舟，焦志强，任婧璇，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44