[发明专利]数据驱动的电动汽车充电需求的时空价格弹性估计方法

说明书

本发明提出一种数据驱动的电动汽车充电需求的时空价格弹性估计方法，属于电动汽车需求响应领域。该方法首先获取每个区域在研究时间内的充电历史数据并归一化，得到各区域每日每时段归一化后的充电需求和充电价格并组成训练集；建立一个条件随机场模型，选取条件随机场模型的拓扑结构及条件随机场模型的特征函数；利用训练集对条件随机场模型进行训练，得到训练完毕的条件随机场模型；利用训练完毕的条件随机场模型，计算任一区域任一时段充电价格对各区域任一时段充电需求的影响即得到时空价格弹性。本发明可帮助电网有效掌握电动汽车用户对充电价格的响应，从而合理制定分时、分区域电价，减少电网容量的压力。

技术领域

本发明属于电动汽车需求响应领域，特别涉及一种数据驱动的电动汽车充电需求的时空价格弹性估计方法。

背景技术

随着技术的进步和政策的推动，电动汽车的发展很快。对在城市内提供运行服务的电动汽车来说(如出租车、网约车等)，很大一部分充电需求在公共快速充电站得到满足。由于电动汽车的负荷十分灵活，电动汽车充电需求可以在价格驱动下，从一个时段转移到另一个时段，从一个充电站转移到另一充电站。也就是，公共充电站的定价能对充电需求在时空上的分布产生影响。为了衡量充电需求对价格的响应大小，就需要量化充电需求的价格弹性，从而使得电网公司通过对电动汽车充电负荷引导来降低配电网容量压力，实现电力资源的合理分配。

电动汽车在有序充电的情况下，可以成为电网的一种资产，而不仅仅是电网的负荷。从充电服务商角度来看，充电服务商所拥有的足够数量的电动汽车可以为电网提供服务，如提供给调峰调频资源和服务等。从电网角度来看，对充电需求的价格引导，对电网是有益的。价格信号是对于不接受电网调度命令的车辆进行调控的一种手段，由于不能直接控制电动汽车负荷，需要将控制信号转化为价格信号，在激励相容的价格策略下，间接调控充电需求。

传统中，估计充电需求的价格弹性的方法是一个实验性的方法，通过修改充电价格，观察充电需求的变化，然后求出充电需求的价格弹性。然而实验性的方法实施较为困难，现阶段的研究还没有直接从充电数据中评估充电需求的价格弹性方法。专利CN202011014332.7一种考虑需求响应和电动汽车的联合微电网运行策略和CN201910317334.4一种配电网电动汽车时空充放电电价制定方法，两者均运用了电动汽车充电需求的价格弹性矩阵来进行系统运行策略和充电价格策略的优化。然而在这两个专利中，均没有涉及对充电需求的价格弹性矩阵具体获取方法。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种数据驱动的电动汽车充电需求的时空价格弹性估计方法。本发明可以应用在电动汽车充电领域，根据本发明得到的充电需求的价格弹性结果，电网公司能够更有效掌握电动汽车用户对充电价格的响应，从而合理制定分时、分区域电价，来减少电网容量的压力。

本发明提出一种数据驱动的电动汽车充电需求的时空价格弹性估计方法，其特征在于，该方法首先获取每个区域在研究时间内的充电历史数据，对历史数据进行归一化处理，得到各区域每日每时段归一化后的充电需求和充电价格并组成训练集；然后建立一个条件随机场模型，其中将充电价格作显式随机变量，充电需求作为隐式随机变量，确定条件随机场模型的拓扑结构及条件随机场模型的特征函数；利用训练集对条件随机场模型进行训练，得到训练完毕的条件随机场模型；利用训练完毕的条件随机场模型，计算任一区域任一时段充电价格对各区域任一时段充电需求的影响即得到时空价格弹性。该方法包括以下步骤：

1)划分研究区域，获取每个区域在研究时间内的充电历史数据，对历史数据进行归一化处理，得到各区域每日每时段归一化后的充电需求和充电价格并组成训练集；具体步骤如下：

1-1)将研究的地区划分为若干块大小一样的区域，记划分成的区域集合为该集合中共包含k个区域；

将一天的时间划分为T个时段，记划分为的时段集合为