專利名稱：電動汽車充換電站布點規(guī)劃系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明及一種電動汽車領(lǐng)域，尤其涉及一種電動汽車充換電站布點規(guī)劃系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
隨著電動汽車的迅猛發(fā)展，目前，我國有不少城市和地區(qū)已經(jīng)開始電動汽車充換電站建設(shè)，但大多選擇在遠(yuǎn)離市區(qū)的郊區(qū)變電站或公交終點站附近，少數(shù)在市區(qū)建設(shè)部分示范點，示范點彼此之間缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，充換電站建設(shè)選址多依賴于人工，沒有形成一套有效的布局規(guī)劃體系，也缺乏相關(guān)電動汽車充換電站規(guī)劃和管理軟件。電動汽車充換電站選址和定容不當(dāng)，造成電動汽車充換電站充電效率低下，導(dǎo)致電網(wǎng)電能損耗增加，同時影響電 動汽車用戶的出行便利，進(jìn)而影響電動汽車的廣泛應(yīng)用。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，徐凡等在《華東電力》(2009年第10期)上發(fā)表的“電動汽車充電站布局規(guī)劃淺析”一文中提出了影響電動汽車充電站布局因素，寇凌峰等在《現(xiàn)代電力》(2010年第4期)上發(fā)表的“區(qū)域電動汽車充電站規(guī)劃的模型與算法”，該文中提出一種基于充電站平均分布的區(qū)域電動汽車充電站規(guī)劃方法，任玉瓏等在《電力系統(tǒng)自動化》(2011年第14期)上發(fā)表的“電動汽車充電站最優(yōu)分布和規(guī)模研究”，該文從充電者充電成本最小和充電站投資方投入成本最小的角度建立了電動汽車最優(yōu)分布模型，經(jīng)過分析，上述技術(shù)方案存在以下不足之處I.不具備現(xiàn)有電動汽車充換電站布局網(wǎng)絡(luò)識別功能。當(dāng)新建電動汽車充換電站建設(shè)在現(xiàn)有電動汽車充換電站網(wǎng)絡(luò)服務(wù)范圍內(nèi)時，導(dǎo)致電動汽車充換電站充電效率低下。2.不具備電動汽車充換電需求分析功能，無法對特殊需求點如公交站點進(jìn)行針對性規(guī)劃分析。3.不具備電動汽車運行軌跡分析功能?，F(xiàn)有方案無法針對電動汽車交通密度進(jìn)行電動汽車充換電站布點規(guī)劃，只是借鑒人口密度或電力負(fù)荷密度。4.未考慮電動汽車充換電站服務(wù)半徑。僅“區(qū)域電動汽車充電站規(guī)劃的模型與算法”按電動汽車充換電站個數(shù)平均分配，會造成充電盲點區(qū)域存在。5.不具備電動汽車充電負(fù)荷預(yù)測功能。現(xiàn)有方案中部分方案用土地用地性質(zhì)進(jìn)行用電負(fù)荷預(yù)測，以此來代替電動汽車充電負(fù)荷，影響電動汽車充換電站規(guī)劃結(jié)果的可行性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供了一種電動汽車充換電站布點規(guī)劃系統(tǒng)及方法，它以車載采集終端為基礎(chǔ)，以GIS地理信息技術(shù)為平臺，將已有的GIS信息轉(zhuǎn)化為電動汽車充換電站規(guī)劃所需的地理信息和圖形數(shù)據(jù)，具有通過區(qū)域自動識別、充電站現(xiàn)狀網(wǎng)自動識別、軌跡識別、區(qū)域劃分、充電負(fù)荷預(yù)測、充電需求分析、交通密度分析和布局優(yōu)化等功能，充分考慮配電網(wǎng)變電站、交通密度、充電需求和經(jīng)濟(jì)成本因素對電動汽車充換電站布局的影響，給出可信的電動汽車充換電站布點規(guī)劃方案。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案 一種電動汽車充換電站布點規(guī)劃系統(tǒng)，它包括用于米集監(jiān)控和布點規(guī)劃的電動汽車充換電站布點規(guī)劃決策管理中心，用于采集車輛運行信息的車載采集終端，所述電動汽車充換電站布點規(guī)劃決策管理中心通過電力專網(wǎng)與車載采集終端連接。所述電動汽車充換電站布點規(guī)劃決策管理中心包括前置服務(wù)裝置、數(shù)據(jù)存儲裝置和布局規(guī)劃服務(wù)裝置；所述前置服務(wù)裝置與車載采集終端通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；所述數(shù)據(jù)存儲裝置用于存儲前置服務(wù)裝置采集的數(shù)據(jù)和電動汽車充換電站布點規(guī)劃所需的其它參數(shù)數(shù)據(jù)；所訴布局規(guī)劃服務(wù)裝置根據(jù)電動汽車采集數(shù)據(jù)、Gis信息、交通密度、充電需求和經(jīng)濟(jì)成本對電動汽車充換電站進(jìn)行布點規(guī)劃，并對規(guī)劃方案進(jìn)行評估；所述前置服務(wù)裝置、數(shù)據(jù)存儲裝置和布局規(guī)劃服務(wù)裝置通過網(wǎng)絡(luò)連接。所述前置服務(wù)裝置包括至少一臺用于電動汽車數(shù)據(jù)采集的服務(wù)器?！に鰯?shù)據(jù)存儲裝置包括至少一臺用于存儲電動汽車數(shù)據(jù)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和一臺用于存儲實時數(shù)據(jù)的實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。所述布局規(guī)劃服務(wù)裝置包括至少一臺GIS服務(wù)器、一臺區(qū)域計算服務(wù)器、一臺充電需求服務(wù)器、一臺密度計算服務(wù)器、一臺負(fù)荷預(yù)測服務(wù)器、一臺布點選址服務(wù)器和一臺布局優(yōu)化服務(wù)器。所述GIS服務(wù)器用于加載地理信息和圖形數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)來源為TAB、SHP、DXF或MIF格式的地圖文件。所述區(qū)域計算服務(wù)器用于統(tǒng)計電動汽車運行軌跡，獲取電動汽車運行區(qū)域。統(tǒng)計現(xiàn)有電動汽車充換電站位置和其服務(wù)半徑，獲取電動汽車充換電站服務(wù)范圍，進(jìn)而獲取充電盲點區(qū)域。按約束條件將電動汽車運行區(qū)域劃分為若干子區(qū)域。所述約束條件為城市電動汽車充換電站規(guī)劃距離或電動汽車充換電站服務(wù)半徑或電動汽車最小運行里程。所述充電需求服務(wù)器用于統(tǒng)計電動公交車終點站位置和運行線路軌跡，若線路終點站不在電動汽車充換電網(wǎng)絡(luò)服務(wù)范圍內(nèi)，將線路終點站匯集區(qū)作為電動汽車充換電站候選站址，對于線路兩端終點均無電動汽車充換電站或候選充換電站的，選擇地價低的一側(cè)作為候選地址。所述密度計算服務(wù)器用于統(tǒng)計電動汽車運行軌跡，計算各子區(qū)域的電動汽車交通
山/又ο所述負(fù)荷預(yù)測服務(wù)器，根據(jù)區(qū)域電動汽車交通密度，采用負(fù)荷密度法和灰色預(yù)測法進(jìn)行電動汽車充電負(fù)荷預(yù)測。負(fù)荷密度法根據(jù)電動汽車交通密度、區(qū)域面積和電動汽車額定容量進(jìn)行預(yù)測，而灰色預(yù)測法則通過同類區(qū)域充換電站歷史數(shù)據(jù)建立預(yù)測模型，進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測。所述布點選址服務(wù)器，結(jié)合子區(qū)域內(nèi)道路信息和路口信息，給出待建電動汽車充換電站的多個候選地址，候選地址也可由人工指定。所述布局優(yōu)化服務(wù)器，根據(jù)電動汽車充換電站的投資成本、運行成本和對變電站負(fù)荷影響對建站方案進(jìn)行優(yōu)化，得出最終結(jié)果。優(yōu)化算法采用粒子群算法。所述網(wǎng)絡(luò)包括有線網(wǎng)絡(luò)或無線網(wǎng)絡(luò)，所述無線網(wǎng)絡(luò)是移動APN網(wǎng)絡(luò)。所述電動汽車充換電站布點規(guī)劃決策管理中心也可為一臺集成用于電動汽車數(shù)據(jù)采集服務(wù)、數(shù)據(jù)存儲和布局規(guī)劃的服務(wù)器。
所述車載采集終端采用中國專利號ZL201120026291. 3所述的車載終端結(jié)構(gòu)。所述的一種電動汽車充換電站布點規(guī)劃方法，它根據(jù)地理信息、圖形信息和參數(shù)信息進(jìn)行電動汽車充換電站布點規(guī)劃，包括以下步驟(I)區(qū)域識別，識別電動汽車運行軌跡，統(tǒng)計出電動汽車運行范圍，根據(jù)現(xiàn)有電動汽車充換電站分布情況和各充換電站服務(wù)半徑，計算各電動汽車充換電站服務(wù)范圍，進(jìn)而得到現(xiàn)有電動汽車充換電網(wǎng)絡(luò)總體服務(wù)范圍；(2)盲點區(qū)域計算，由步驟I中得出的電動汽車運行區(qū)域和電動汽車充換電網(wǎng)絡(luò)服務(wù)范圍得出電動汽車充電盲點區(qū)域；(3)充電需求分析，統(tǒng)計電動公交車終點站位置和運行線路軌跡，若線路終點站不在電動汽車充換電網(wǎng)絡(luò)服務(wù)范圍內(nèi)，將線路終點站匯集區(qū)作為電動汽車充換電站候選站址，對于線路兩端終點均無電動汽車充換電站或候選充換電站的，選擇地價低的一側(cè)作為候選地址。如果有新建電動公交汽車充電站地址存在，返回步驟1，否則執(zhí)行下一步；(4)對盲點區(qū)域進(jìn)行子區(qū)域劃分，劃分條件為城市電動汽車充換電站規(guī)劃距離或電動汽車充換電站服務(wù)半徑或電動汽車最小運行里程；(5)密度計算，根據(jù)電動汽車運行數(shù)據(jù)計算各子區(qū)域電動汽車密度；(6)負(fù)荷預(yù)測，結(jié)合電動汽車運行數(shù)據(jù)和電動汽車密度對各子區(qū)域進(jìn)行充電負(fù)荷預(yù)測；(7)布點選址，根據(jù)電動運行數(shù)據(jù)和GIS道路信息給出子區(qū)域新建電動汽車充換電站候選地址和設(shè)計容量，其選址優(yōu)先原則為區(qū)域內(nèi)電動汽車運行軌跡密度和路口個數(shù)；(8)布局優(yōu)化，根據(jù)經(jīng)濟(jì)成本和對變電站負(fù)荷影響率對候選地址進(jìn)行優(yōu)化。所述步驟6采用負(fù)荷密度法和灰色預(yù)測法進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測。負(fù)荷密度法根據(jù)電動汽車交通密度、區(qū)域面積和電動汽車額定容量進(jìn)行預(yù)測，灰色預(yù)測法則通過同類區(qū)域充換電站歷史數(shù)據(jù)建立預(yù)測模型，進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測，灰色預(yù)測算法的流程如下a給定的歷史數(shù)據(jù)序列x(cl)，
權(quán)利要求
1.一種電動汽車充換電站布點規(guī)劃系統(tǒng)，其特征是，它包括電動汽車充換電站布點規(guī)劃決策管理中心和若干車載采集終端，電動汽車充換電站布點規(guī)劃決策管理中心通過電力專網(wǎng)與各車載采集終端連接； 所述電動汽車充換電站布點規(guī)劃決策管理中心包括前置服務(wù)裝置、數(shù)據(jù)存儲裝置和布局規(guī)劃服務(wù)裝置，三者通過網(wǎng)絡(luò)連接； 數(shù)據(jù)存儲裝置包括關(guān)系數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器； 布局規(guī)劃服務(wù)裝置包括GIS服務(wù)器、區(qū)域計算服務(wù)器、充電需求服務(wù)器、密度計算服務(wù)器、負(fù)荷預(yù)測服務(wù)器、布點選址服務(wù)器、布局優(yōu)化服務(wù)器； 前置服務(wù)裝置與車載采集終端通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集； 數(shù)據(jù)存儲裝置用于存儲前置服務(wù)裝置采集的數(shù)據(jù)和電動汽車充換電站布點規(guī)劃所需的其它參數(shù)數(shù)據(jù)； 布局規(guī)劃服務(wù)裝置根據(jù)電動汽車采集數(shù)據(jù)、GIS信息、交通密度、充電需求和經(jīng)濟(jì)成本對電動汽車充換電站進(jìn)行布點規(guī)劃，并對規(guī)劃方案進(jìn)行評估。
2.如權(quán)利要求I所述的電動汽車充換電站布點規(guī)劃系統(tǒng)，其特征是，所述前置服務(wù)裝置包括至少一臺用于電動汽車數(shù)據(jù)采集的服務(wù)器；數(shù)據(jù)存儲裝置包括至少一臺用于存儲電動汽車數(shù)據(jù)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和一臺用于存儲實時數(shù)據(jù)的實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。
3.如權(quán)利要求I所述的電動汽車充換電站布點規(guī)劃系統(tǒng)，其特征是，所述GIS服務(wù)器用于加載地理信息和圖形數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)來源為TAB、SHP、DXF或MIF格式的地圖文件； 所述區(qū)域計算服務(wù)器用于統(tǒng)計電動汽車運行軌跡，獲取電動汽車運行區(qū)域；統(tǒng)計現(xiàn)有電動汽車充換電站位置和其服務(wù)半徑，獲取電動汽車充換電站服務(wù)范圍，進(jìn)而獲取充電盲點區(qū)域；按約束條件將電動汽車運行區(qū)域劃分為若干子區(qū)域；所述約束條件為城市電動汽車充換電站規(guī)劃距離或電動汽車充換電站服務(wù)半徑或電動汽車最小運行里程； 所述充電需求服務(wù)器用于統(tǒng)計電動公交車終點站位置和運行線路軌跡，若線路終點站不在電動汽車充換電網(wǎng)絡(luò)服務(wù)范圍內(nèi)，將線路終點站匯集區(qū)作為電動汽車充換電站候選站址，對于線路兩端終點均無電動汽車充換電站或候選充換電站的，選擇地價低的一側(cè)作為候選地址； 所述密度計算服務(wù)器用于統(tǒng)計電動汽車運行軌跡，計算各子區(qū)域的電動汽車交通密度； 所述負(fù)荷預(yù)測服務(wù)器，根據(jù)區(qū)域電動汽車交通密度，采用負(fù)荷密度法和灰色預(yù)測法進(jìn)行電動汽車充電負(fù)荷預(yù)測；負(fù)荷密度法根據(jù)電動汽車交通密度、區(qū)域面積和電動汽車額定容量進(jìn)行預(yù)測，而灰色預(yù)測法則通過同類區(qū)域充換電站歷史數(shù)據(jù)建立預(yù)測模型，進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測； 所述布點選址服務(wù)器，結(jié)合子區(qū)域內(nèi)道路信息和路口信息，給出待建電動汽車充換電站的多個候選地址，候選地址或由人工指定； 所述布局優(yōu)化服務(wù)器，根據(jù)電動汽車充換電站的投資成本、運行成本和對變電站負(fù)荷影響對建站方案進(jìn)行優(yōu)化，得出最終結(jié)果。
4.如權(quán)利要求I所述的電動汽車充換電站布點規(guī)劃系統(tǒng)，其特征是，所述網(wǎng)絡(luò)包括有線網(wǎng)絡(luò)或無線網(wǎng)絡(luò)，所述無線網(wǎng)絡(luò)是移動APN網(wǎng)絡(luò)。
5.如權(quán)利要求I所述的電動汽車充換電站布點規(guī)劃系統(tǒng)，其特征是，所述電動汽車充換電站布點規(guī)劃決策管理中心為一臺集成用于電動汽車數(shù)據(jù)采集服務(wù)、數(shù)據(jù)存儲和布局規(guī)劃的服務(wù)器。
6.一種采用權(quán)利要求I所述的電動汽車充換電站布點規(guī)劃系統(tǒng)的規(guī)劃方法，其特征是，它根據(jù)地理信息、圖形信息和參數(shù)信息進(jìn)行電動汽車充換電站布點規(guī)劃，具體步驟為 (O區(qū)域識別，識別電動汽車運行軌跡，統(tǒng)計出電動汽車運行范圍，根據(jù)現(xiàn)有電動汽車充換電站分布情況和各充換電站服務(wù)半徑，計算各電動汽車充換電站服務(wù)范圍，進(jìn)而得到現(xiàn)有電動汽車充換電網(wǎng) 絡(luò)總體服務(wù)范圍； (2)盲點區(qū)域計算，由步驟(I)中得出的電動汽車運行區(qū)域和電動汽車充換電網(wǎng)絡(luò)服務(wù)范圍得出電動汽車充電盲點區(qū)域； (3)充電需求分析，統(tǒng)計電動公交車終點站位置和運行線路軌跡，若線路終點站不在電動汽車充換電網(wǎng)絡(luò)服務(wù)范圍內(nèi)，將線路終點站匯集區(qū)作為電動汽車充換電站候選站址，對于線路兩端終點均無電動汽車充換電站或候選充換電站的，選擇地價低的一側(cè)作為候選地址；如果有新建電動公交汽車充電站地址存在，返回步驟(1)，否則執(zhí)行下一步； (4)對盲點區(qū)域進(jìn)行子區(qū)域劃分，劃分條件為城市電動汽車充換電站規(guī)劃距離或電動汽車充換電站服務(wù)半徑或電動汽車最小運行里程； (5)密度計算，根據(jù)電動汽車運行數(shù)據(jù)計算各子區(qū)域電動汽車密度； (6)負(fù)荷預(yù)測，結(jié)合電動汽車運行數(shù)據(jù)和電動汽車密度對各子區(qū)域進(jìn)行充電負(fù)荷預(yù)測； (7)布點選址，根據(jù)電動運行數(shù)據(jù)和GIS道路信息給出子區(qū)域新建電動汽車充換電站候選地址和設(shè)計容量，其選址優(yōu)先原則為區(qū)域內(nèi)電動汽車運行軌跡密度和路口個數(shù)； (8)布局優(yōu)化，根據(jù)經(jīng)濟(jì)成本和對變電站負(fù)荷影響率對候選地址進(jìn)行優(yōu)化。
7.如權(quán)利要求6所述的規(guī)劃方法，其特征是，所述步驟(6)采用負(fù)荷密度法和灰色預(yù)測法進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測，負(fù)荷密度法根據(jù)電動汽車交通密度、區(qū)域面積和電動汽車額定容量進(jìn)行預(yù)測，灰色預(yù)測法則通過同類區(qū)域充換電站歷史數(shù)據(jù)建立預(yù)測模型，進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測；灰色預(yù)測算法的流程如下 a給定的歷史數(shù)據(jù)序列χω,X(O) = [χ(ο)⑴，X(O)⑵，…)] 式中x(Q) (I)，x(Q) (2)，…，χ(0) (η)分別為已知的第1，2，…，η個時刻的歷史數(shù)據(jù)；b對歷史數(shù)據(jù)序列進(jìn)行一次累加得到一次累加生成列χ(1)， 糊=1>(0)(0，卜1，2，… /=1 式中χω (j)為生產(chǎn)列中第j個時刻的數(shù)據(jù)，上標(biāo)ω表示一次累加； c建立微分方程 (Jx0) (I), --h ax } - b di 式中t為時間，a為發(fā)展灰數(shù)，b為內(nèi)生控制灰數(shù)，采用等時間間隔，將微商用差商代替，并用兩點的平均值代替x(1)，得到 [x(1)(/ + 1)-x(1)(/)] + α~[χ(1)(/ + I)+x(1)(/)] = b i = l,2, ...即
8.如權(quán)利要求6所述的規(guī)劃方法，其特征是，所述步驟(7)、(8)都采用粒子群算法，其計算模型為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電動汽車充換電站布點規(guī)劃系統(tǒng)及方法，它包括電動汽車充換電站布點規(guī)劃決策管理中心和車載采集終端和使用該系統(tǒng)進(jìn)行布點規(guī)劃的方法，電動汽車充換電站布點規(guī)劃決策管理中心通過電力專網(wǎng)與車載采集終端連接，電動汽車充換電站布點規(guī)劃決策管理中心包括前置服務(wù)裝置、數(shù)據(jù)存儲裝置和布局規(guī)劃服務(wù)裝置，數(shù)據(jù)存儲裝置包括關(guān)系數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，布局規(guī)劃服務(wù)裝置包括GIS服務(wù)器、區(qū)域計算服務(wù)器等服務(wù)器。它有效防止新建電動汽車充換電站建設(shè)在現(xiàn)有電動汽車充換電站服務(wù)范圍內(nèi)，增強(qiáng)了電動汽車充換電站布點規(guī)劃方案的可行性和合理性，提高了電動汽車充換電站的利用率、充電效率和工作效率。
文檔編號G06F17/30GK102722767SQ201210225059
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月2日
發(fā)明者厲秉強(qiáng), 張秉良, 李建祥, 袁弘, 魏巍 申請人:山東魯能智能技術(shù)有限公司