[发明专利]一种基于需求分析的电动出租车充电站规划方法

说明书

技术领域

本发明涉及电动汽车充电站规划技术领域，尤其涉及一种基于需求分析的电动出租车充电站规划方法。

背景技术

随着我国经济社会发展水平不断提高，汽车保有量持续攀升，大力发展电动汽车，能够加快燃油替代，减少汽车尾气排放，对保障能源安全、促进节能减排、防治大气污染具有重要意义。在公交、出租及环卫与物流等公共服务领域优先推广电动汽车是实现绿色出行的重要途径，而完善的充电基础设施体系是电动汽车普及的重要保障。

电动出租车运营范围广，空驶、寻客、载客过程的行为模式具有很大的随机性，因而给电动出租车充电站规划造成了普通电动汽车充电站规划不具有的困难。目前，众多学者对电动汽车充电站的规划已有了较多的研究，根据普通电动汽车的需求特性、概率行为特性等特性分析，主要采用出行链的方式对充电站进行规划。

但是，电动出租车与普通电动汽车的需求特性、概率行为特性等不同，如果按照普通电动汽车充电站的规划方法对电动出租车的充电站进行规划，容易出现无法满足电动出租车充电需求的问题，因此，电动出租车充电站规划是亟待解决的实际问题。

发明内容

本发明提供了一种基于需求分析的电动出租车充电站规划方法，以解决目前电动出租车等专用车辆充电站规划研究少的问题。

本发明提供了一种基于需求分析的电动出租车充电站规划方法，所述方法包括：

初始化规划所需的基本数据，所述基本数据包括规划区交通节点坐标、区域内交接班时间段出租车数量以及区域出租车历史需求量，根据所述基本数据计算区域总负荷量并预估充电站数量的取值范围；

利用聚类算法与P-median方法对区域内出租车的需求进行分析，确定区域内充电站的建设布点；

利用logit模型模拟出租车选择充电站的概率行为，由排队论模型计算各充电站平均排队等待时间，根据各充电站的平均等待时间确定各充电站的建设规模。

可选的，所述根据所述基本数据计算区域总负荷量并预估充电站数量的取值范围，包括：

通过规划区的总充电需求Q_total、充电站的最大容量限制S_max与最小容量限制S_min，预估规划区充电站的最少数量N_min和最多数量N_max，则规划区充电站的数量n满足N_min≤n≤N_max。

可选的，所述利用聚类算法与P-median方法对区域内出租车的需求进行分析，确定区域内充电站的建设布点，包括：

将区域内电动出租车的每一个需求点作为一个需求簇，根据邻近度将相邻的需求簇合并成一个新需求簇，更新需求簇的数量m，m≥1；

设定所述区域内充电站的布点数量为P，计算第i个需求簇的中心至最近充电站的距离dist_i；

根据公式计算得到充电站建设布点的最优选址，其中，D_i为第i个需求簇的需求大小。

可选的，所述根据各充电站的平均等待时间确定各充电站的建设规模，包括：

设单位时间内平均每个充电机闲置成本为c_I，每个顾客在充电站内排队等待的单位时间成本为c_W，则以单位时间内的总费用(充电机闲置成本和等待时间成本之和)最小为充电机优化配置目标，优化充电机配置数目c的模型为：

c_min≤c≤c_max

式中，c_min、c_max分别为充电机最小配置数与最大配置数；W_max为排队等待时间的约束上限；为平均排队等待时间，I₀(c)为充电设备空闲比例。

可选的，通过排队论中的M/G/c模型计算排队等待时间，M/G/c模型中的输入过程服从参数为λ的泊松分布，服务时间为正态分布G，其期望为μ，标准差为V_T，平均排队等待时间为服务台数c和输入过程参数λ的函数为：

充电设备空闲比例为：

上式中，ρ＝λ/μ，c为充电机数量；上式成立的条件是c＞ρ。

可选的，设充电站充电时间为t，电动出租车到达充电站的剩余电量W_EV与充电时间t有如下关系：