【技术实现步骤摘要】
一种考虑电动汽车充电需求的充电站规划方法及系统
[0001]本专利技术涉及充电站规划
，特别是涉及一种考虑电动汽车充电需求的充电站规划方法及系统。
技术介绍
[0002]随着能源紧张、环境污染的压力日益加大，电动汽车产业受到重视并蓬勃发展，发展电动汽车是我国应对能源危机一项重要举措，也是实现碳达峰的一个有效途径。我国自2015年以来电动汽车产销量、保有量连续五年居世界首位，到2025年新能源汽车销售量要达到汽车总销量的20％。预计到2035年，中国新能源车保有量超1.6亿辆，其中纯电动逾九成，公共用车全部电动化，因此我国电动汽车行业前景广阔。
[0003]充电设施作为电动汽车的运行基础，其合理的规模化建设是电动汽车的推广和发展的前提条件，必须与电动汽车的发展相适应。但与电动汽车和充电基础设施产业良好发展态势不同，充电站布局的不合理导致用户“充电难”和充电设施资源分配不均衡等问题，相应地这也会影响充电运营商的利益，更大程度上是不利于电动汽车产业的发展的。因此，提出兼顾用户充电成本、便利性与运营商收益的电动汽车充电站规划方法是现阶段仍需解决的问题。
[0004]现有研究通过数据挖掘技术对出租车、网约车出行轨迹数据、运营数据进行处理，挖掘城市居民出行规律，并将出行轨迹数据应用于出租车、网约车以及其他运营型车辆的充电站规划中，从而通过规划结果对充电站的建设容量进行优化设计，但上述研究都是对于运营车辆进行的充电站规划和设计，对私家车等非运营车辆并未进行分析，从而使得充电站的规划结果并不具有适用性。>
技术实现思路
[0005]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种考虑电动汽车充电需求的充电站规划方法及系统。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种考虑电动汽车充电需求的充电站规划方法，包括：
[0008]获取非运营车辆的出行链数据、充电场景数据；
[0009]根据所述出行链数据确定所述非运营车辆的出行特征；所述出行特征包括：不同出行链的概率、出发时刻概率、目的地概率和到达时刻概率；
[0010]根据所述充电场景数据确定所述非运营车辆的充电特征；所述充电特征包括：不同出行链的所述非运营车辆的充电频率、目的地充电行为特征和不同的功能区域对所述非运营车辆的吸引力；
[0011]根据所述出行特征和所述充电特征建立非运营车辆充电需求时空模型；
[0012]基于运营车辆订单的轨迹数据建立运营车辆充电需求时空分布模型；
[0013]将所述非运营车辆充电需求时空模型和所述运营车辆充电需求时空分布模型进
行融合，得到电动汽车充电需求时空分布模型；
[0014]基于充电站年建设运行成本、电动汽车用户从充电需求点到充电站年耗时成本和电动汽车用户年排队等待时间成本，构建充电站选址定容规划模型的目标函数；所述电动汽车用户包括所述非运营车辆的用户和所述运营车辆的用户；
[0015]根据所述电动汽车充电需求时空分布模型，采用粒子群算法求解所述目标函数，确定充电站位置和各充电站中充电机的配置数量。
[0016]优选地，所述根据所述出行链数据确定所述非运营车辆的出行特征，包括：
[0017]根据所述出行链数据进行统计分析，得到所述不同出行链的所述概率、所述出发时刻概率和单次出行耗时分布；
[0018]基于蒙特卡罗方法对所述概率、所述出发时刻概率和所述单次出行耗时分布进行模拟，得到所述目的地概率和所述到达时刻概率。
[0019]优选地，所述根据所述充电场景数据确定所述非运营车辆的充电特征，包括：
[0020]根据所述充电场景数据对预设时间内的所述非运营车辆在公共桩充电频次进行概率分布模拟，得到期望；所述期望为平均每人在所述预设时间内的公共桩充电频次；基于蒙特卡罗方法对所述期望进行抽样模拟，得到每日内所述非运营车辆使用充电桩的所述充电频率；
[0021]对所述充电场景数据进行分析，得到各个所述出行链中的所述非运营车辆的目的地充电行为特征；
[0022]统计所述充电场景数据中的各个功能区域的充电兴趣点，并根据不同功能区域对应的充电兴趣点个数进行权值分析，得到不同的功能区域对所述非运营车辆的所述吸引力。
[0023]优选地，所述根据所述出行特征和所述充电特征建立非运营车辆充电需求时空模型，包括：
[0024]获取所述非运营车辆的车辆总数M；
[0025]对第i辆所述非运营车辆进行充电模拟，并根据所述不同出行链的概率抽取所述非运营车辆的出行链；
[0026]基于所述非运营车辆的所述目的地充电行为特征和所述目的地概率，抽取所述出行链上的所述非运营车辆在行程结束后进行充电的目的地；
[0027]基于所述吸引力，抽取所述出行链上的所述非运营车辆的充电区域，并抽取所述充电区域内的道路节点，所述道路节点为第i辆所述非运营车辆的具体充电地点；
[0028]基于所述到达时刻概率和所述出发时刻概率，抽取第i辆所述非运营车辆的目的地充电行为的行程到达时刻，所述行程到达时刻为第i辆私家车的具体充电时间；
[0029]将所述具体充电地点和所述具体充电时间写入非运营车辆快充需求集合，判断i是否等于M，若否，则另i＝i+1，并返回步骤“对第i辆所述非运营车辆进行充电模拟”，若是，则根据所述非运营车辆快充需求集合确定所述非运营车辆充电需求时空模型。
[0030]优选地，所述充电站选址定容规划模型的目标函数表示为：
[0031]minF＝αF1+β(F2+F3)n
year
；
[0032]其中，F为年综合成本；F1为所述充电站年建设运行成本；F2为所述电动汽车用户从充电需求点到充电站年耗时成本；F3为所述用户年排队等待时间成本；n
year
为充电站规划年
限，α为第一权衡利益系数，β为第二权衡利益系数；
[0033][0034]N为规划的充电站数量；Q
i
为第i号充电站内充电机数量；r0为贴现率；m为充电站的折旧年限，C(Q
i
)为第i号充电站建设投资成本函数；U(Q
i
)为第i号充电站年运行成本函数；
[0035][0036]J为充电需求点集合，为选择第i号充电站进行充电的充电需求点集合；为选择第i号充电站进行充电的第j号充电需求用户前往第i号充电站充电途中所经过的道路集合；φ为经过道路系数，d
k
为k号道路长度；v
kt
为t时刻k号道路的车辆通行速度；f
w
为电动汽车用户时间成本折算系数；
[0037][0038]为第i号充电站在t时刻内的充电排队等待时间；为第i号充电站在t时刻内充电的电动汽车的数量；t∈[t0,t
e
]表示模拟电动汽车的行驶时间，t0表示行驶开始时间，t
e
表示行驶结束时间。
[0039]优选地，所述根据本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种考虑电动汽车充电需求的充电站规划方法，其特征在于，包括：获取非运营车辆的出行链数据、充电场景数据；根据所述出行链数据确定所述非运营车辆的出行特征；所述出行特征包括：不同出行链的概率、出发时刻概率、目的地概率和到达时刻概率；根据所述充电场景数据确定所述非运营车辆的充电特征；所述充电特征包括：不同出行链的所述非运营车辆的充电频率、目的地充电行为特征和不同的功能区域对所述非运营车辆的吸引力；根据所述出行特征和所述充电特征建立非运营车辆充电需求时空模型；基于运营车辆订单的轨迹数据建立运营车辆充电需求时空分布模型；将所述非运营车辆充电需求时空模型和所述运营车辆充电需求时空分布模型进行融合，得到电动汽车充电需求时空分布模型；基于充电站年建设运行成本、电动汽车用户从充电需求点到充电站年耗时成本和电动汽车用户年排队等待时间成本，构建充电站选址定容规划模型的目标函数；所述电动汽车用户包括所述非运营车辆的用户和所述运营车辆的用户；根据所述电动汽车充电需求时空分布模型，采用粒子群算法求解所述目标函数，确定充电站位置和各充电站中充电机的配置数量。2.根据权利要求1所述的充电站规划方法，其特征在于，所述根据所述出行链数据确定所述非运营车辆的出行特征，包括：根据所述出行链数据进行统计分析，得到所述不同出行链的所述概率、所述出发时刻概率和单次出行耗时分布；基于蒙特卡罗方法对所述概率、所述出发时刻概率和所述单次出行耗时分布进行模拟，得到所述目的地概率和所述到达时刻概率。3.根据权利要求1所述的充电站规划方法，其特征在于，所述根据所述充电场景数据确定所述非运营车辆的充电特征，包括：根据所述充电场景数据对预设时间内的所述非运营车辆在公共桩充电频次进行概率分布模拟，得到期望；所述期望为平均每人在所述预设时间内的公共桩充电频次；基于蒙特卡罗方法对所述期望进行抽样模拟，得到每日内所述非运营车辆使用充电桩的所述充电频率；对所述充电场景数据进行分析，得到各个所述出行链中的所述非运营车辆的目的地充电行为特征；统计所述充电场景数据中的各个功能区域的充电兴趣点，并根据不同功能区域对应的充电兴趣点个数进行权值分析，得到不同的功能区域对所述非运营车辆的所述吸引力。4.根据权利要求1所述的充电站规划方法，其特征在于，所述根据所述出行特征和所述充电特征建立非运营车辆充电需求时空模型，包括：获取所述非运营车辆的车辆总数M；对第i辆所述非运营车辆进行充电模拟，并根据所述不同出行链的概率抽取所述非运营车辆的出行链；基于所述非运营车辆的所述目的地充电行为特征和所述目的地概率，抽取所述出行链上的所述非运营车辆在行程结束后进行充电的目的地；
基于所述吸引力，抽取所述出行链上的所述非运营车辆的充电区域，并抽取所述充电区域内的道路节点，所述道路节点为第i辆所述非运营车辆的具体充电地点；基于所述到达时刻概率和所述出发时刻概率，抽取第i辆所述非运营车辆的目的地充电行为的行程到达时刻，所述行程到达时刻为第i辆私家车的具体充电时间；将所述具体充电地点和所述具体充电时间写入非运营车辆快充需求集合，判断i是否等于M，若否，则另i＝i+1，并返回步骤“对第i辆所述非运营车辆进行充电模拟”，若是，则根据所述非运营车辆快充需求集合确定所述非运营车辆充电需求时空模型。5.根据权利要求1所述的充电站规划方法，其特征在于，所述充电站选址定容规划模型的目标函数表示为：minF＝αF1+β(F2+F3)n
year
；其中，F为年综合成本；F1为所述充电站年建设运行成本；F2为所述电动汽车用户从充电需求点到充电站年耗时成本；F3为所述用户年排队等待时间成本；n
year
为充电站规划年限，α为第一权衡利益系数，β为第二权衡利益系数；N为规划的充电站数量；Q
i
为第i号充电站内充电机数量；r0为贴现率；m为充电站的折旧年限，C(Q
i
)为第i号充电站建设投资成本函数；U(Q
i
)为第i号充电站年运行成本函数；J为充电需求点集合，为选择第i号充电站进行充电的充电需求点集合；为选择第i号充电站进行充电的第j号充电需求用户前往第i号充电站充电途中所经过的道路集合；φ为经过道路系数，d
k
为k号道路长度；v
kt
为t时刻k号...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏粟，梁方，李玉璟，王陆飞，董刚，
申请(专利权)人：北京超充科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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