一种兼顾电网负载均衡性与用户体验的电动汽车充电路径优化方法技术

本发明专利技术公开了一种兼顾电网负载均衡性与用户体验的电动汽车充电路径优化方法，包括S1：获取第i辆电动汽车上车载电池的当前剩余电量、最小剩余电量以及电动汽车的出发点和目的地，根据其计算电动汽车用户充电需求；S2：若电动汽车用户有充电需求，则进行距离最短优先的电动汽车充电路径计算，得到行驶距离最短的电动汽车充电路径；S3：计算电动汽车从出发点到充电桩的行驶时间、排队等候时间、电动汽车充电时间、充电站内的充电桩可用时间，得到距离最短优先充电路径下的电动汽车总时间；S4：以所有电动汽车距离最短优先充电路径下的电动汽车总时长最小为目标函数，构建电网充电负载均衡性和电动汽车用户体验约束，进行充电路径优化。径优化。径优化。

【技术实现步骤摘要】
一种兼顾电网负载均衡性与用户体验的电动汽车充电路径优化方法


[0001]本专利技术涉及电动汽车充电路径优化与智能引导
，具体涉及一种兼顾电网负载均衡性与用户体验的电动汽车充电路径优化方法。

技术介绍

[0002]随着能源短缺、全球气候变暖、生态环境恶化等问题日益突出，构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系已迫在眉睫。在交通用能方面，汽车产品以消耗石油、天然气等可不再生的化石燃料为主，是排放二氧化碳的大户。作为新能源汽车的重要类型，电动汽车能源利用率高、且无移动废气排放，是一种环境友好型交通工具。因此，提高电动汽车在交通用能的比例，是降低石油对外依存度、助推能源低碳转型、保证国家能源安全的重要举措。
[0003]近年来，在相关政策与补贴的支持下，我国电动汽车规模发展迅速，呈持续高速增长趋势。据交通管理局统计数据显示，截至2020年底，全国新能源汽车保有量达492万辆，占汽车总量的1.75％，比2019年增加111万辆，增长29.18％。其中，纯电动汽车保有量400 万辆，占新能源汽车总量的81.32％。随着电池储能与可再生能源相关技术的进一步发展，电动汽车将规模化涌现。
[0004]相比传统燃油汽车，电动汽车有以下两个突出特点：(1)车载蓄电池容量有限，长距离出行的用户需要在途中选择充电站进行充电；(2)能量补给时间更长，充电站内车辆数较多时容易出现排队等待的现象。在无引导的情况下，用户通常选择距离最近的充电站进行充电。这种无序的充电选择方式，会导致较多的电动汽车在同一时段内选择同一个充电站点，从而出现较长的排队等候时间，影响用户体验。另一方面，电动汽车在一个充电站拥挤充电会造成电网负载极度不平衡，影响电网运行的安全性。因此，对同一时段内有充电需求的电动汽车充电路径进行优化，可以更合理地选择充电点，有效避免拥挤排队，提高用户体验，同时提升电网负载的均衡性。
[0005]目前，关于电动汽车的充电路径优化方法仅考虑了整体时间最小，未能考虑电网负载的均衡性，而且在整体电动汽车充电路径优化时存在个别用户体验较差的风险。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是目前关于电动汽车的充电路径优化方法仅考虑了时长维度，并未考虑电网负载的均衡性和用户体验满意度，本专利技术目的在于提供一种兼顾电网负载均衡性与用户体验的电动汽车充电路径优化方法，综合考虑电网负载均衡性和每个电动汽车的用户体验，实现电动汽车充电路径的优化，提高电网运行的安全性，同时最大化节省用户的行驶时间与排队时间，避免出现个别用户体验极差的现象。
[0007]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0008]一种兼顾电网负载均衡性与用户体验的电动汽车充电路径优化方法，该方法包括以下步骤：
[0009]S1：获取第i辆电动汽车上车载电池的当前剩余电量、最小剩余电量以及电动汽车的出发点和目的地，根据所述当前剩余电量、最小剩余电量以及电动汽车的出发点和目的地，计算电动汽车用户充电需求；
[0010]S2：若电动汽车用户有充电需求，则进行第i辆电动汽车的距离最短优先的电动汽车充电路径计算，得到行驶距离最短的电动汽车充电路径；
[0011]S3：基于所述行驶距离最短的电动汽车充电路径，计算第i辆电动汽车从出发点到充电桩的行驶时间、排队等候时间、电动汽车充电时间、充电站内的充电桩可用时间，得到距离最短优先充电路径下的电动汽车总时间；
[0012]S4：以所有电动汽车的距离最短优先充电路径下的电动汽车总时长最小为目标函数，构建电网充电负载均衡性约束和电动汽车用户体验约束，进行电动汽车充电路径优化，得到每个电动汽车用户的最优充电路径以及充电站。
[0013]基于目前关于电动汽车的充电路径优化方法仅考虑了时长维度，并未考虑电网负载的均衡性和用户体验满意度的问题，本专利技术设计了一种兼顾电网负载均衡性与用户体验的电动汽车充电路径优化方法，综合考虑电网负载均衡性和每个电动汽车的用户体验，实现电动汽车充电路径的优化，提高电网运行的安全性，同时最大化节省用户的行驶时间与排队时间，避免出现个别用户体验极差的现象。
[0014]进一步地，步骤S1包括以下子步骤：
[0015]S11，基于第i辆电动汽车上车载电池的当前剩余电量以及最小剩余电量，对电动汽车的最大剩余行驶距离进行估算，其计算公式为：
[0016][0017]其中，为第i辆电动汽车的最大剩余行驶距离；H
i
为第i辆电动汽车当前的剩余电量；为第i辆电动汽车的最小剩余电量；λ
i
为第i辆电动汽车行驶单位距离的用电量系数；
[0018]S12，基于Floyd算法，计算电动汽车从出发点到目的地的最短路径，其计算公式为：
[0019][0020]其中，为第i辆电动汽车从出发点到目的地的最短距离；S
i
为第i辆电动汽车的出发节点；E
i
为第i辆电动汽车的目的地节点；为节点S
i
到节点E
i
的距离；
[0021]S13，基于所述最大剩余行驶距离和所述最短路径，对第i辆电动汽车的充电需求进行判断：
[0022]如果所述最大剩余行驶距离小于所述最短路径则电动汽车用户在行驶途中需要充电；反之，电动汽车用户无需充电。
[0023]进一步地，步骤S2中进行第i辆电动汽车的距离最短优先的电动汽车充电路径计算，是以行驶距离最短为目标函数，并以充电节点可到达和目的地节点可到达为约束，优化选择电动汽车充电路径。
[0024]进一步地，所述以行驶距离最短为目标函数，目标函数计算公式如下：
[0025][0026]其中，C
i
为第i辆电动汽车选择的充电站所在节点；为节点S
i
到节点C
i
的距离；为节点C
i
到节点E
i
的距离；
[0027]所述以充电节点可到达和目的地节点可到达为约束，充电节点可到达约束为：
[0028][0029]目的地节点可到达约束为：
[0030][0031][0032]其中，为第i辆电动汽车充满电后的最大行驶距离；为第i辆电动汽车的最大车载电量。
[0033]进一步地，步骤S3中的所述距离最短优先充电路径下的电动汽车总时间的计算公式为：
[0034][0035][0036]其中，为距离最短优先充电路径下第i辆电动汽车从出发点到充电桩的行驶时间、排队等候时间和电动汽车充电时间的总和；为距离最短优先充电路径下第i辆电动汽车从出发点到充电桩节点的行驶时间；为距离最短优先充电路径下第i辆电动汽车的排队等待时间；为距离最短优先充电路径下第i辆电动汽车的充电时间；为距离最短优先充电路径下第i辆电动汽车从充电点到目的地节点的时间。
[0037]进一步地，步骤S3包括以下子步骤：
[0038]S31：基于所述行驶距离最短的电动汽车充电路径，计算第i辆电动汽车从出发点到达充电桩时长，公式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种兼顾电网负载均衡性与用户体验的电动汽车充电路径优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1：获取第i辆电动汽车上车载电池的当前剩余电量、最小剩余电量以及电动汽车的出发点和目的地，根据所述当前剩余电量、最小剩余电量以及电动汽车的出发点和目的地，计算电动汽车用户充电需求；S2：若电动汽车用户有充电需求，则进行第i辆电动汽车的距离最短优先的电动汽车充电路径计算，得到行驶距离最短的电动汽车充电路径；S3：基于所述行驶距离最短的电动汽车充电路径，计算第i辆电动汽车从出发点到充电桩的行驶时间、排队等候时间、电动汽车充电时间、充电站内的充电桩可用时间，得到距离最短优先充电路径下的电动汽车总时间；S4：以所有电动汽车的距离最短优先充电路径下的电动汽车总时长最小为目标函数，构建电网充电负载均衡性约束和电动汽车用户体验约束，进行电动汽车充电路径优化，得到每个电动汽车用户的最优充电路径以及充电站。2.根据权利要求1所述的一种兼顾电网负载均衡性与用户体验的电动汽车充电路径优化方法，其特征在于，步骤S1包括以下子步骤：S11，基于第i辆电动汽车上车载电池的当前剩余电量以及最小剩余电量，对电动汽车的最大剩余行驶距离进行估算，其计算公式为：其中，为第i辆电动汽车的最大剩余行驶距离；H
i
为第i辆电动汽车当前的剩余电量；为第i辆电动汽车的最小剩余电量；λ
i
为第i辆电动汽车行驶单位距离的用电量系数；S12，基于Floyd算法，计算电动汽车从出发点到目的地的最短路径，其计算公式为：其中，为第i辆电动汽车从出发点到目的地的最短距离；S
i
为第i辆电动汽车的出发节点；E
i
为第i辆电动汽车的目的地节点；为节点S
i
到节点E
i
的距离；S13，基于所述最大剩余行驶距离和所述最短路径，对第i辆电动汽车的充电需求进行判断：如果所述最大剩余行驶距离小于所述最短路径则电动汽车用户在行驶途中需要充电；反之，电动汽车用户无需充电。3.根据权利要求1所述的一种兼顾电网负载均衡性与用户体验的电动汽车充电路径优化方法，其特征在于，步骤S2中进行第i辆电动汽车的距离最短优先的电动汽车充电路径计算，是以行驶距离最短为目标函数，并以充电节点可到达和目的地节点可到达为约束，优化选择电动汽车充电路径。4.根据权利要求3所述的一种兼顾电网负载均衡性与用户体验的电动汽车充电路径优化方法，其特征在于，所述以行驶距离最短为目标函数，目标函数计算公式如下：
其中，C
i
为第i辆电动汽车选择的充电站所在节点；为节点S
i
到节点C
i
的距离；为节点C
i
到节点E
i
的距离；所述以充电节点可到达和目的地节点可到达为约束，充电节点可到达约束为：目的地节点可到达约束为：目的地节点可到达约束为：其中，为第i辆电动汽车充满电后的最大行驶距离；为第i辆电动汽车的最大车载电量。5.根据权利要求1所述的一种兼顾电网负载均衡性与用户体验的电动汽车充电路径优化方法，其特征在于，步骤S3中的所述距离最短优先充电路径下的电动汽车总时间的计算公式为：公式为：其中，为距离最短优先充电路径下第i辆电动汽车从出发点到充电桩的行驶时间、排队等候时间和电动汽车充电时间的总和；为距离最短优先充电路径下第i辆电动汽车从出发点到充电桩节点的行驶时间；为距离最短优先充电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永灿，王曦，徐琳，石鹏，李鑫，周波，陈刚，魏巍，丁理杰，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：