一种电动汽车充电站选址定容方法技术

本发明专利技术公开了一种电动汽车充电站选址定容的方法，所述方法包括如下步骤：获取区域路网结构简图；分别计算区域路网需要建设的充电站数量，路口节点交通流量密度、总充电量需求；建立选址模型，求解出充电站的具体位置；建立充电排队模型，优化充电站内的充电桩数量配置；根据所需建设充电站的数量和优化得出的各个站内充电桩数量，输出规划区域总成本；本发明专利技术提高用户充电便捷性和充电桩利用率，依据充电排队模型优化站内充电桩的数量，增大利用率，减少成本。

A method of location and capacity determination for electric vehicle charging station

The invention discloses a method of location and capacity determination of electric vehicle charging station, the method comprises the following steps: obtaining the structure diagram of regional road network; calculating the number of charging stations to be built in the regional road network respectively, the traffic flow density of intersection nodes and the total charge demand; establishing the location selection model to solve the specific location of charging station; establishing the charging queuing model to optimize the charging station The invention improves the convenience of charging and the utilization rate of charging piles, optimizes the number of charging piles in the station, outputs the total cost of the planning area according to the number of charging stations to be built and the optimized number of charging piles in each station; the invention improves the convenience of charging and the utilization rate of charging piles, optimizes the number of charging piles in the station according to the charging queuing model, increases the utilization rate and reduces the cost.

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车充电站选址定容方法
本专利技术涉及一种电动汽车充电站选址定容方法，属于电动汽车充电站规划

技术介绍
随着城市化进程加快，环境污染和资源短缺问题日益严重，制约着我国经济的快速健康发展。为了促使更多用户使用新能源汽车，有必要在充电站的位置建设和充电站内配备的充电桩数量两方面进行考虑，提高用户充电的便捷性和充电服务效率。现有的充电站选址定容研究中，考虑充电站建设成本、电网损耗成本以及充电站的运营成本等方面，通过模拟分析车流量信息，预测充电需求点的分布状况，建立选址定容模型；现有技术忽略了城市路网的实际结构和充电需求点与充电站的实际距离。在充电站定容方面，现有技术考虑满足充电站服务范围内每天的最大流量需求和通过排队论对充电桩数量进行配置，未考虑到用户到达充电站的泊松分布参数随时间的不同而发生变化，充电桩数量设置过多，导致利用率不高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电动汽车充电站选址定容方法，以解决现有技术中忽略了城市路网的实际结构和充电需求点与充电站的实际距离导致充电桩数量设置过多，导致利用率不高的缺陷。一种电动汽车充电站选址定容的方法，所述方法包括如下步骤：获取区域路网结构简图；分别计算区域路网需要建设的充电站数量，路口节点交通流量密度、总充电量需求；建立选址模型，求解出充电站的具体位置；建立充电排队模型，优化充电站内的充电桩数量配置；根据所需建设充电站的数量和优化得出的各个站内充电桩数量，输出规划区域总成本。进一步的：根据所述区域路网结构简图计算得到最短距离矩阵其中i，j＝1，2…n-1,n；在中可以分为以下几种情况：进一步的，所述路口节点的交通流量密度的计算方法为：设s条路段跟路口节点j相连，与节点j相连的第e个路段用符号je'表示，其中e＝1、2、3、…s。pte(j，je')表示t时刻节点j和节点je'相连的第e个路段的交通流量密度，则路口节点j在t时刻的路口节点的交通流量密度：设规划区域内有n个路口节点，由(1)式得出T时段内规划区域总充电量需求Q为：其中，α为区域内电动车保有量比例，β为区域内车辆充电比例，Cv为电动汽车平均电池容量。进一步的，所述充电站数量的计算方法如下：利用(2)式计算得充电站数量：其中：N表示规划区域路口节点数；Ni为道路节点i的电动汽车数量；β为区域内车辆充电比例；Cv为电动汽车平均电池容量；m为充电桩的数量；C为单台充电桩的平均功率；TV表示充电桩有效工作时间。进一步的，所述充电站位置的计算方法如下：通过建立选址模型得到目标函数；利用floyd算法获得路口间最短距离矩阵和最短路径序列将带入目标函数计算得到充电站位置：其中:N表示路口节点数；Hi表示路口节点i的日充电车辆总需求量；Dij表示路口节点i到路口节点j的实际距离，表示最短路长，Xij为决策变量，则：其中，满足各路口的用户充电需求。进一步的，所述floyd算法采用双标号建立初始表；所述双标号建立初始表建立行坐标i，纵坐标j。进一步的，所述建立充电排队模型成本最小化为目标函数，从而确定充电站内的最优充电桩配置数量；其目标函数为：minF＝365×(C1Ls+mqC2)×TV(5)其中：mq表示第q个充电站内充电桩的数量，q＝1,2,3,…Nch；C1表示用户的等待时间成本；Ls表示平均队列长度；C2表示充电桩服务时间成本；TV表示充电桩有效工作时间；由于充电桩的配置数量mq是整数，F(mq)是离散函数，使用边际分析法求解充电桩的数量；充电站q内充电桩数量确定如下：化简得：通过(6)式求出各个充电站内的充电桩的数量。进一步的，所述规划区域总成本包括充电站总成本和用户总成本Z＝Z1+Z2；所述充电站总成本：Z1q2＝(mqa+nqb+cq)×kZ1q3＝[nq(CF+CC)+mq(Cl+Cd)×kt]×TV×365×P(7)其中：Z1q1表示编号q为的充电站建设成本；mq为充电桩数量；a为充电桩的单价；nq为充电站q配备的变压器数量；b为变压器的单价；cq为充电站q的基建费用；r0为贴现率；z为运行年限；Z1q2表示运营维护成本，k为折算系数；Z1q3表示电网损耗费用；CF和CC为变压器的铁耗和铜耗；Cl和Cd为充电站线路损耗折算为充电桩的损耗值；kt为充电桩工作同时率；TV为充电桩平均每天的有效充电时间；P为运营商向电力公司支付的用电价格；所述用户总成本：Z2＝Z2q1+Z2q2+FminZ2q1＝pQq×365其中：p为用户充电电价；Qq为充电站q服务范围内的用户平均每天充电负荷数；Nq为平均每天的充电车辆数；d为路口车辆到达充电站的平均充电距离；g为电动汽车在单位电量下能够行驶的路程；v为电动汽车行驶速度；k为用户单位出行时间价值。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：本专利技术通过计算出区域内充电站的位置设置和站内充电桩的数量确定提高用户充电便捷性和充电桩利用率，并且根据充电需求点与充电站的实际距离，提出基于距离的充电选择，最优选址模型选出区域内充电站的最佳位置，然后依据充电排队模型优化站内充电桩的数量，增大利用率，减少成本。附图说明图1是本专利技术选址定容流程图；图2是本专利技术电动汽车到达充电站时间间隔示意图。具体实施方式为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。如图1-2所示，公开了一种电动汽车充电站选址定容的方法，所述方法包括如下步骤：获取区域路网结构简图；分别计算区域路网需要建设的充电站数量，路口节点交通流量密度、总充电量需求；建立选址模型，求解出充电站的具体位置；建立充电排队模型，优化充电站内的充电桩数量配置；根据所需建设充电站的数量和优化得出的各个站内充电桩数量，输出规划区域总成本。具体的：根据所述区域路网结构简图得到最短距离矩阵其中i，j＝1，2…n-1,n；在中可以分为以下几种情况：对阵矩阵只需填写单元格中的其中j>i。对于j＝i+1，对于最短路径序列标号即i节点到j节点的距离保持上一步的迭代取值不变，则说明i节点先到k节点再到j节点的距离比短，即所述路口节点的交通流量密度的计算方法为：设s条路段跟路口节点j相连，与节点j相连的第e个路段用符号je'表示，其中e＝1、2、3、…s。pte(j,je')表示t时刻节点j和节点je'相连的第e个路段的交通流量密度，则路口节点j在t时刻的路口节点的交通流量密度：设规划区域内有n个路口节点，由(1)式得出T时段内规划区域总充电量需求Q为：其中，α为区域内电动车保有量比例，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动汽车充电站选址定容的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/n获取区域路网结构简图；/n分别计算区域路网需要建设的充电站数量，路口节点交通流量密度、总充电量需求；/n建立选址模型，求解出充电站的具体位置；/n建立充电排队模型，优化充电站内的充电桩数量配置；/n根据所需建设充电站的数量和优化得出的各个站内充电桩数量，输出规划区域总成本。/n

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车充电站选址定容的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
获取区域路网结构简图；
分别计算区域路网需要建设的充电站数量，路口节点交通流量密度、总充电量需求；
建立选址模型，求解出充电站的具体位置；
建立充电排队模型，优化充电站内的充电桩数量配置；
根据所需建设充电站的数量和优化得出的各个站内充电桩数量，输出规划区域总成本。


2.根据权利要求1所述的电动汽车充电站选址定容的方法，其特征在于，根据所述区域路网结构简图得到最短距离矩阵其中i，j＝1，2…n-1,n；在中可以分为以下几种情况：





3.根据权利要求1所述的电动汽车充电站选址定容的方法，其特征在于，所述路口节点的交通流量密度的计算方法为：
设s条路段跟路口节点j相连，与路口节点j相连的第e个路段用符号je′表示，其中e＝1、2、3、…s；pte(j,je')表示t时刻节点j和节点je'相连的第e个路段的交通流量密度，则路口节点j在t时刻的路口节点的交通流量密度：



设规划区域内有n个路口节点，由(1)式得出T时段内规划区域总充电量需求Q为：



其中，α为区域内电动车保有量比例，β为区域内车辆充电比例，Cv为电动汽车平均电池容量。


4.根据权利要求3所述的电动汽车充电站选址定容的方法，其特征在于，所述充电站数量的计算方法如下：
利用(2)式计算得充电站数量：



其中：N表示规划区域路口节点数；Ni为道路路口节点i的电动汽车数量；β为区域内车辆充电比例；Cv为电动汽车平均电池容量；m为充电桩的数量；C为单台充电桩的平均功率；TV表示充电桩有效工作时间。


5.根据权利要求1所述的电动汽车充电站选址定容的方法，其特征在于，所述充电站位置的计算方法如下：
通过建立选址模型得到目标函数；
利用floyd算法获得路口间最短距离矩阵和最短路径序列
将带入目标函数计算得到充电站位置：



其中:N表示规划区域路口节点数；Hi表示路口节点i的日充电车辆总需求量；Dij表示路口节点i到路口节点j的实际距离，表示最短路长，Xij为决策变量，则：

【专利技术属性】
技术研发人员：张洁，王勇，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32