一种考虑充电站车辆排队的电动公交充电计划优化方法技术

本发明专利技术提供的一种考虑充电站车辆排队的电动公交充电计划优化方法，属于充电管理领域，基于实际公交充电情况，将充电站分为排队区、充电区和候车区三个区域，并对电动公交排队充电过程建模，使得电动公交按照排队次序依次充电，保证了电动公交充电的公平性和合理性。在电动公交排队基础上，进一步建立电动公交有序充电模型，决策电动公交在充电站停车间歇是否充电，以及对应的开始充电时间和充电时长，以使得电动公交充电费用和系统排队成本最低。最后，将最优的电动公交排队和充电信息整合到电动公交运行图中，并提供电动公交SOC变化，以及充电桩充电负荷变化趋势图，所得结果能直接应用于电动公交充电计划安排，促进电动公交充电效率。公交充电效率。公交充电效率。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑充电站车辆排队的电动公交充电计划优化方法


[0001]本专利技术涉及充电管理领域，具体涉及一种考虑充电站车辆排队的电动公交充电计划优化方法。

技术介绍

[0002]车辆充电是电动公交运营的重要环节，其合理安排需要一方面实现车辆充电的削峰填谷、降低充电费用，另一方面需要保证电动公交服务水平，减小因充电而导致的公交发车延误。
[0003]现有主流的电动公交充电策略包括：基于电池SOC阈值的充电策略和有序充电策略。前者约定当公交车辆电池SOC低于特定阈值（如30%）时，车辆前往充电站充电，直至满电状态，当车辆充电进程与调度车次任务冲突时，车次任务延后或取消；后者综合考虑分时电价、电网负荷波动等因素，优化每辆公交车的充电时间和充电时长。然而，上述方法均假定电动公交服从中央单元调控，且车辆充电次序可任意交换，忽略了现实中电动公交排队充电的充电次序问题，导致优化结果过于乐观，难以在现场直接实施。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供了一种考虑充电站车辆排队的电动公交充电计划优化方法。
[0005]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种考虑充电站车辆排队的电动公交充电计划优化方法，包括如下步骤：S1、获取公交数据并进行预处理；S2、根据预处理后的公交数据建立多线路电动公交充电约束关系，并进一步构建电动公交充电排队模型；S3、构建基于电动公交充电排队模型的电动公交有序充电优化模型，根据电动公交排队情形下的充电时间和充电时长得到电动公交充电计划；S4、将电动公交充电计划整合至公交车辆运行图，并对电动公交SOC预期变化、充电桩充电负荷进行可视化。
[0006]进一步的，所述S1公交数据包括：公交线路及其轨迹数据，公交首末站数据、公交车GPS数据。
[0007]进一步的，所述S1中预处理方式包括：S11、选择公交线路生成线路分析列表；S12、获取公交线路轨迹和首末站数据及公交车GPS数据，根据线路分析列表及公交车GPS数据生成电动公交运行图。
[0008]进一步的，所述S12中生成公交运行图的具体方式为：S121、根据公交线路起终点及公交车GPS数据将公交车辆的状态分为在充电站和未在充电站两类；
S122、设置充电站缓冲距离，根据公交车在充电站的到离时间及停留时间判断公交车是否处于充电站内；S123、以离散时间为横坐标，车辆ID为纵坐标，根据公交车在充电站的停留起始时间为起讫点组成横向线段生成电动公交运行图。
[0009]进一步的，所述S2中电动公交充电排队模型具体为：其中，为决策变量，表示电动公交是否在第次访问充电站时充电；为决策变量，表示在时间电动公交是否处于充电状态；为决策变量，表示在时间电动公交是否处于排队状态；为电动公交编号，为所有公交车集合，表示电动公交第几次访问充电站，是电动公交访问充电站的次序列表，为离散时间，为车辆到站时间。
[0010]进一步的，所述S2中约束条件包括：设置决策变量表示车辆开始排队的时间是否为，根据充电连续性规则规定电动公交在一次停车间隙仅能进入排队系统一次，表示为：规则规定电动公交在一次停车间隙仅能进入排队系统一次，表示为：规则规定电动公交在一次停车间隙仅能进入排队系统一次，表示为：其中，表示车辆离站时间，为车辆到站的总时间；设置决策变量表示车辆开始充电的时间是否为，根据充电连续性规则规定电动公交在一次停车间隙仅能进入充电区一次，表示为：规则规定电动公交在一次停车间隙仅能进入充电区一次，表示为：规则规定电动公交在一次停车间隙仅能进入充电区一次，表示为：同时充电的电动公交数量不超过充电站容量，表示为：；在运营期间，电动公交的排队时间重置为0，表示为：其中，为电动公交在时刻的排队时间；在充电站期间，电动公交排队时间依据其排队状态在时间上连续更新，表示为：在充电站期间，电动公交排队时间依据其排队状态在时间上连续更新，表示为：
其中，M表示一个任意大的正数；在排队系统中，电动公交根据先进先出的原则依次进入充电区，表示为：其中，b'表示除b外的其他车辆。
[0011]进一步的，所述S3具体包括如下步骤：S31、基于电动公交充电排队模型，以最小充电费用和排队成本为目标函数建立电动公交有序充电优化模型；S32、对所建立的电动公交有序充电优化模型设置约束条件；S33、利用优化软件求解设置约束条件后的电动公交有序充电优化模型的最优决策，得到电动公交充电计划。
[0012]进一步的，所述S31中目标函数表示为：其中，为时刻的分时电价，为充电费用权重系数，为电动公交在时刻的充电电量，为充电排队成本权重系数，为决策变量，表示在时间电动公交是否处于排队状态。
[0013]进一步的，所述S32中约束条件包括：电动公交在运营初始为满电状态，且在运营结束后，需补电至满电状态，表示为：其中，为电动公交在运营初始时刻的满电状态，为车辆离站电量，为允许的最大电动公交电池电量；电动公交离站的电量水平可表示为：电动公交离站的电量水平可表示为：其中，为车辆到站电量，为电动公交一个运营周期的消耗电量，为电动公交在时刻的充电电量，为车辆离开站台l
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1时的电量，为车辆到站总时间；电动公交充电电量表示为：其中为充电桩功率，为充电桩充电效率，为决策变量，表示在时间电动公交是否处于充电状态；电动公交在运营过程中电量始终在安全范围内，表示为：
其中，和分别为允许的最小和最大电动公交电池电量。
[0014]本专利技术具有以下有益效果：1、对电动公交排队充电过程建模，并整合到现有电动公交有序充电模型中，使得生成的电动公交充电计划具备现实适用性。
[0015]2、通过建立优化模型最小化电动公交排队时长，降低系统排队成本和提高运营效率。本专利技术主要解决电动公交充电的排队次序问题，对促进电动公交智能充电的落地实践有重要指导意义。
附图说明
[0016]图1为本专利技术考虑充电站车辆排队的电动公交充电计划优化方法流程示意图。
具体实施方式
[0017]下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。
[0018]一种考虑充电站车辆排队的电动公交充电计划优化方法，如图1所示，包括如下步骤：S1、获取公交数据并进行预处理；具体而言，在本实施例包括如下内容：（1）选择公交线路：由公交公司提供，或选择共享充电站的公交线路，形成分析线路列表；（2）获取公交线路轨迹和起终点数据：基于高德api获取线路轨迹和起终点数据；（3）获取公交GPS数据：由公交公司提供，GPS数据包括线路编号、车辆编号、记录时间、GPS经度、纬度等数据；（4）生成公交运行图：基于公交线路起终点和公交GPS数据，把车辆状态分为在充电站和其他（包括运营、维修、在其他地点等）两类，分析公交车在充电站本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑充电站车辆排队的电动公交充电计划优化方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、获取公交数据并进行预处理；S2、根据预处理后的公交数据建立多线路电动公交充电约束关系，并进一步构建电动公交充电排队模型；S3、构建基于电动公交充电排队模型的电动公交有序充电优化模型，根据电动公交排队情形下的充电时间和充电时长得到电动公交充电计划；S4、将电动公交充电计划整合至公交车辆运行图，并对电动公交SOC预期变化、充电桩充电负荷进行可视化。2.根据权利要求1所述的考虑充电站车辆排队的电动公交充电计划优化方法，其特征在于，所述S1公交数据包括：公交线路及其轨迹数据，公交首末站数据、公交车GPS数据。3.根据权利要求2所述的考虑充电站车辆排队的电动公交充电计划优化方法，其特征在于，所述S1中预处理方式包括：S11、选择公交线路生成线路分析列表；S12、获取公交线路轨迹和首末站数据及公交车GPS数据，根据线路分析列表及公交车GPS数据生成电动公交运行图。4.根据权利要求3所述的考虑充电站车辆排队的电动公交充电计划优化方法，其特征在于，所述S12中生成公交运行图的具体方式为：S121、根据公交线路起终点及公交车GPS数据将公交车辆的状态分为在充电站和未在充电站两类；S122、设置充电站缓冲距离，根据公交车在充电站的到离时间及停留时间判断公交车是否处于充电站内；S123、以离散时间为横坐标，车辆ID为纵坐标，根据公交车在充电站的停留起始时间为起讫点组成横向线段生成电动公交运行图。5.根据权利要求1所述的考虑充电站车辆排队的电动公交充电计划优化方法，其特征在于，所述S2中电动公交充电排队模型具体为：其中，为决策变量，表示电动公交是否在第次访问充电站时充电；为决策变量，表示在时间电动公交是否处于充电状态；为决策变量，表示在时间电动公交是否处于排队状态；为电动公交编号，为所有公交车集合，表示电动公交第几次访问充电站，是电动公交访问充电站的次序列表，为离散时间，为车辆到站时间。6.根据权利要求5所述的考虑充电站车辆排队的电动公交充电计划优化方法，其特征在于，所述S2中约束条件包括：设置决策变量表示车辆开始排队的时间是否为，根据充电连续性规则规定电动公交在一次停车间隙仅能进入排队系统一次，表示为：
其中，表示车辆离站时间，为车辆到站的总时间；设置决策变量表示车辆开始充电的时间是否为，根据充电连续性规则规...

【专利技术属性】
技术研发人员：代壮，韩科，
申请(专利权)人：四川国蓝中天环境科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：