一种电动汽车充换电站优化布局系统的制作方法

文档序号:9688062阅读:636来源:国知局
一种电动汽车充换电站优化布局系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明一种电动汽车充换电站优化布局系统,设及电动汽车能力管理领域。
【背景技术】
[0002] 对于充换电站规划问题,已初步形成了充换电站规划的基本原理、方法步骤。合理 的充换电站规划,对于提高用户的便利度,减小其对电网的不利影响等方面,都有积极的作 用。但也存在一些问题,例如:对充换电站规划方案的优选目标分析不到位,不能与电动汽 车市场运作的模式和发展方向契合,计算方法分析不深入;规划模型的约束条件未能将交 通路网、电力网络、用户需求、市政规划等统筹考虑,导致模型不完善,说服力较小等。因此, 对充换电站规划问题设及的各方利益进行了分析,需要一种在满足快充需求的前提下,使 充换电站的建设成本、快充途中耗时成本、到站排队等候时间成本Ξ者最小为目标的规划 方案。

【发明内容】

[0003] 为解决上述技术问题,本发明提供一种电动汽车充换电站优化布局系统,该系统 目的在于可W根据读取某区域的电动汽车数量,千人汽车保有量和负荷预测值等数据,通 过综合数据分析系统做出最优的电动汽车充换电站优化布局方案。
[0004] 本发明所采用的技术方案是:
[0005] -种电动汽车充换电站优化布局系统,包括数据采集系统、数据输入系统、数据分 析系统、决策系统、数据输出系统。
[0006] 所述数据采集系统采用USB-1608FS-PLUS模块,数据采集系统的输出端采用第一 通讯线与数据输入系统的输入端相连,所述第一通讯线为USB3.0通用串行总线;
[0007] 所述数据输入系统包括Intel 8255A忍片,数据输入系统的输入端与数据采集系 统的输出端连接,数据输入系统的输出端通过第二通讯线与数据分析系统的输入端连接, 所述第二通讯线为CAN总线;
[000引所述数据分析系统采用PC机,数据分析系统的输入端连接数据输入系统的输出 端,数据分析系统的输出端通过第Ξ通讯线连接决策系统的输入端,所述第Ξ通讯线为CAN 总线;
[0009] 所述决策系统包括ARM STM32F107忍片,决策系统的输出端通过第四通讯线连接 数据输出系统,所述第四通讯线为USB3.0通用串行总线;
[0010] 所述数据输出系统采用I/O接口,数据输出系统的输入端连接决策系统的输出端, 数据输出系统的输出信息包括电动汽车充换电站的最优容量和最佳选址。
[0011] 数据采集系统,用于将采集到的数据:车流量信息,电网质量信息,电动汽车负荷 时空分布信息,人口信息W及消费发展水平信息等写入数据输入系统;
[0012] 数据输入系统,用于将采集到的信息通过数据传递,将数据呈交给数据分析系统;
[0013] 数据分析系统包括模型建立子系统、约束处理子系统、成本分析子系统、优化算 法;
[0014] 模型建立子系统,用于建立优化布局区域内的数学模型;
[0015] 约束处理子系统,用于综合处理优化布局过程中应该考虑的各种限制条件;
[0016] 成本分析子系统,用于具体计算优化布局系统的总成本;
[0017] 决策系统,用于最终确定该区域电动汽车充换电站的最优选址和容量;
[0018] 数据输出系统,用于将决策系统的最终决策信息输出给优化布局的决策者。
[0019] 本发明一种电动汽车充换电站优化布局系统,有益效果如下:
[0020] 1)、本发明通过建立数据采集系统,采集需要规划的电动汽车充换电站区域的有 效信息,通过数据传递模块,将收集的信息传递给数据分析模块加 W处理,数据分析系统中 的约束处理子系统全面分析规划过程中应该考虑的约束,成本分析子系统实际为目标函数 建立模块,构建规划过程中W充换电站的建设成本、快充途中耗时成本与到站排队等候时 间成本Ξ者最小,优化算法为粒子群算法,运用该智能算法对建立的实际可靠模型进行求 解,数据分析子系统将最终的仿真结果,通过数据传递通道送至决策系统,做出该区域电动 汽车充换电站优化布局方案。
[0021] 2)、本发明可W根据读取某区域的电动汽车数量,千人汽车保有量和负荷预测值 等数据,通过综合数据分析系统,对该规划区域建立高可靠性的仿真模型,然后采用高精 度,收敛速度快,全局性好的粒子群算法对该区域的仿真模求解,通过决策模块做出最优的 电动汽车充换电站优化布局方案。
【附图说明】
[0022] 图1是本发明的数据采集、数据分析到最终做出优化布局决策的流程图。
[0023] 图2是本发明的结构示意图。
[0024] 图3是本发明的规划方案图。
【具体实施方式】
[0025] -种电动汽车充换电站优化布局系统,其硬件实时控制系统包括能够准确收集某 区域可靠信息的数据采集系统,能将采集信息写入系统的数据输入系统,能准确、全面、综 合权衡运营商和电动汽车充电用户之间利益的数据分析系统,能根据准确的分析结果做出 最后决策的决策系统W及数据输出系统。其结构如图2所示。
[00%]所述数据采集系统采用USB-1608FS-PLUS模块;数据采集系统的输出端采用通讯 线与数据输入系统的输入端相连,所述通讯线为USB3.0通用串行总线,所述通讯线兼容 USB2.0,传输速率快,USB3.0可W在存储器件所限定的存储速率下传输大容量数据,例如, 一个采用USB3.0的闪存驱动器可W在15秒钟将1GB的数据转移到另外一个终端,而USB 2.0 则需要43秒,USB3.0的最大传输带宽高达5. OGbps(即640MB/S),而USB2.0的最大传输带宽 为480Mbps(即60MB/s),USB3.0引入全双工数据传输,5根线路中2根用来发送数据,另2根用 来接收数据,还有1根是地线。也就是说,USB 3.0可W同步全速地进行读写操作,W前的USB 版本并不支持全双工数据传输。
[0027]所述数据输入系统采用Intel 8255A(PPI)忍片组成,数据输入系统的输入端与数 据采集系统的输出端,已如上所述;数据输入系统的输出端采用通讯线与数据分析系统的 输入端相连,所述通讯线为CAN总线,具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成 本低等优点;采用双线串行通信方式,检错能力强,可在高噪声干扰环境中工作;具有优先 权和仲裁功能,多个控制模块通过CAN控制器挂到CAN-bus上,可靠的错误处理和检错机制, 发送的信息遭到破坏后,可自动重发,节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能。
[0028] 所述数据分析系统采用PC机,采用全分布的网络体系结构和冗余的计算机硬件配 置,主干网络采用1000M/100MW太网交换机组成的双网冗余构成。计算机硬件采用RISC忍 片的HP Alpha/IBM/SUN服务器/工作站分布于网络中;数据分析系统的输入端连接至数据 输入系统的输出端,已如上所述。数据分析系统由模型建立子系统、约束处理子系统、成本 分析子系统和优化算法构成,所述数据分析系统为中央处理器,通过CAN总线与模型建立子 系统、约束处理子系统、成本分析子系统和优化算法模块相连;数据分析系统的输出端通过 通讯线连接至决策系统输入端,所述通讯线采用CAN总线。
[0029] 所述决策系统采用ARM STM32F107忍片组成;决策系统的输入端通过CAN总线与数 据分析系统的输出端相连,决策系统的输出端采用通讯线连接至数据输出系统的输入端, 所述通讯线为USB3.0通用串行总线,其优点已述。
[0030] 所述数据输出系统采用I/O接口,数据输出系统的输入端连接至决策系统的输出 端,数据输出系统输出的信息包括电动汽车充换电站的最优容量和最优选址。
[0031] 软件系统包括数据监测与收集模块、数据命令传输控制接口、多目标控制策略模 块、仿真平台、粒子群智能算法模块等。
[0032] -种电动汽车充换电站优化布局方法,包括如下步骤:
[0033] 步骤1:运用数据采集系统,采集规划区域内的有效信息
[0034] 步骤1.1:所述规划区域内的有效信息包括:在规划水平年,空间负荷预测综合考 虑了小区用地性质、面积和人口信息,负荷预测值可W反映小区生活和消费的发展水平,随 着电动汽车技术的成熟和人们环保意识的增强,高发展水平小区电动汽车的购置能力更 强。规划水平年,电动汽车数量可根据城市的千人汽车保有量与小区人口预测,并考虑小区 负荷预测值修正,表示为:
[0037] 式中:Nj为区域j电动汽车数量;λ为水平年千人汽车保有量;aj为水平年区域j人 口;b为电动汽车份额;pi j为水平年小区j负荷预测值,pEQ为规划范围水平年负荷预测平均 值;D为小区集合;f为向上取整函数;η为小区集合数。
[0038] 步骤1.2:将所述信息采集W后通过数据传输通道,借助数据输入系统将有效信息
[0039] 传递至数据分析系统。
[0040] 步骤2:数据分析系统中的成本分析子系统,建立优化布局的目标函数。
[0041] 步骤2.1:所述目标函数为充换电站的建设成本、快充途中耗时成本和到站排队等 候时间成本Ξ者最小。
[0042] 具体表不为:
[0043] min fcost 二 fconstr+ftcos+fwaitc (3)
[0044] 式中:fcDst为公共充换电站的社会年总成本;fcDnstr为公共充换电站的年建设运行 成本;ftEDS为用户快充途中年耗时成本;fwait。为用户到站排队等候年时间成本。
[0045] 步骤2.2:所述公共充换电站年建设运行成本年建设运行成本包括年固定投资和 年运行成本。固定投资主要是充电机、±地、配电变压器和其他辅助设备的投资成本。运行 成本主要是充换电站的人员工资和设备维护等成本。充电机是固定投资的决定因素,充电 机数量体现了充换电站规模,充电机越多,服务车辆越多,占地面积越大,相应的±地购置 和配电变压器及其他辅助设备的固定投资越大,同时管理人员越多,运行维护成本也越大。 因此,固定投资和运行成本都是充电机数量化barge的函数。年建设运行成本可表示为:
[0046] (4)
[0047] 式中:fcons1:;r(Ncharge)为充换电站i的固定投资函数;fopera(Ncharge)为充换 电站i的年运行成本函数,可按固定投资的一定比例取值;Ncharge为充换电站i的充电机数 量;β日为贴现率;yd邱r为充换电站的折旧年限;Dconstr为充换电站集合。
[0048] 步骤2.3:用户充电途中年耗时成本计算,充电途中年耗时成本主要由快充需求点 到充换电站的距离决定,可表示为:
[0049] (日)
[0050] 式中:丫为城市出行时间成本系数;dlij为需求点j到充换电站i的城市道路非直 线系数;d2ij为需求点j到充换电站i的空间直线距离;V为城市交通平均行驶速度; 化onstri为属于充换电站i的快充需求点集合。
[0051] 步骤2.4:用户到站排队等候年
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