时间成本计算，用户到站排队等候年时间成本由电 动汽车快充期望和到站排队等候时间期望决定，可表示为：
[0化2] (的
[0053] 式中:E功充换电站i的排队等候时间期望。
[0054] 步骤3:运用约束处理子系统对充换电站规划布局过程中应该考虑的约束条件加 W处理。步骤3.1各充换电站充电机配置不等式约束，可表示为：
[0055] Ncharge,min ^ Ncharge ^ Nchagre,max (7)
[0化6] Ncharge,min和化barge,max分别为充电机配置的最小和最大值 [0057]步骤3.2:快充需求点到充换电站距离的不等式约束，可表示为 [0化引 diijcbij < d max (8)
[0059] dmax为快充需求点到充换电站最大距离。
[0060] 步骤3.3:充换电站间距离不等式约束，可表示为：
[0061] dlijlij< Imin (9)
[0062] 式中，1 i j为充换电站i和j的直线距离，1 i j为充换电站间最小距离。
[0063] 步骤4:数据分析系统中的模型建立子系统，综合约束处理子系统和成本分析子系 统的处理结果，建立合理可靠的模型。
[0064] 步骤5:数据分析中所述优化算法为粒子群智能优化算法，该智能算法对步骤4中 的优化模型进行精确求解。具体流程如图1所示。
[0065] 步骤6:决策系统在综合步骤5中数据分析系统的仿真结果后，规划区域的电动汽 车优化布局做出准确挟择
[0066] 优化结果结束，经数据输出系统输出最优结果，所述最优结果包括充换电站在规 划区域内的最优选址和最优容量。
[0067] W-个实际的待规划区域为例：
[0068] 步骤1:数据采集系统，采集该小区的有效信息如下:规划区面积8.2km2,分成38个 功能区，主要用于住宅、商业、办公等，远期常规电力负荷预测总计177.5MW，人口总计7.87 万人，远期千人汽车保有量为80辆，电动汽车份额60%，各小区电动汽车预测分布按式（1) 分析，合计4724辆。电动汽车单车日快充概率为0.05，即每20次充电中有1次快充，Id充电1 次。快充时段发生在上班(7:00~9:00)或下班(17:00~19:00)时段，时段为2h，充电站排队 等候时间期望最大不超过lOmin。估算化h为62台。充电站的充电机
[0069] 配置范围为化 h，min = 4 台，Nch，max = 12 台；
[0070] 步骤2:数据输入系统将步骤1所述的信息输入数据分析系统；
[0071] 步骤3:数据分析系统中的模型建立子系统，根据数据输入系统传递过来的信息， 建立数学模型；
[0072] 步骤4:数据分析系统中的约束处理子系统，根据式(7)，（8)，（9)对规划过程中的 约束条件加 W处理；
[0073] 步骤5:数据分析系统中的成本分析子系统，根据式(3)，（4)，（5)，（6)综合处理整 个规划区域的总体成本;其中年运行成本UCS取固定投资成本的10%。充电站折旧年限ms为 20a，
[0074] 贴现率rO为0.08,城市出行时间成本系数β为30元A，城市道路非直线系数λυ为 1.2，城市交通平均行驶速度V为40km/h，快充需求点到充电站最大距离dmax为0.9km，充电 站间最小距离Dmin为0.5km。
[0075] 步骤6 :优化算法：改进的例子群算法，设置粒子种群数为20，最大迭代次数为30 次；
[0076] 步骤7 :决策系统在优化程序结束时，根据仿真结果，作出决策；
[0077] 步骤8:数据输出系统在决策系统做出的最优容量和选址输出，输出结果表明在此 规划区域内，充换电站9座时为最优，其具体规划方案如图3所示。图3中?表示快充需求点， ▲表示充电站。
[0078] 综上所述，本发明公开的一种电动汽车充换电站优化布局系统，实用性强，使用效 果好，便于推广使用。
【主权项】
1. 一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，其特征在于， 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； 所述数据输入系统包括Intel 8255A芯片，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； 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三通讯线连接决策系统的输入端，所述第三通讯线为CAN总线； 所述决策系统包括ARM STM32F107芯片，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； 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。2. 根据权利要求1所述一种电动汽车充换电站优化布局系统，其特征在于，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 息以及消费发展水平信息等写入数据输入系统； 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； 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； 模型建立子系统，用于建立优化布局区域内的数学模型； 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； 成本分析子系统，用于具体计算优化布局系统的总成本； 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； 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。3. -种电动汽车充换电站优化布局方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤1:运用数据采集系统，采集规划区域内的有效信息； 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，负荷预测值可以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：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;pl 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； 步骤1.2:将所述信息采集以后通过数据传输通道，借助数据输入系统将有效信息传递 至数据分析系统； 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； 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 间成本三者最小； 具体表示为： Hlinfcost - fconstr+ftcos+fwaitc ( 3 ) 式中：frast为公共充换电站的社会年总成本;franstr为公共充换电站的年建设运行成本； fteos为用户快充途中年耗时成本;fWalt。为用户到站排队等候年时间成本； 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、土地、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，固定投资 和运行成本都是充电机数量Ncharge的函数，年建设运行成本可表示为：式中：：1^01181：1'(1^1^找6)为充换电站；[的固定投资函数;；1；'(^6瓜(此1^坪6)为充换电站1 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〇 为贴现率;ydepr为充换电站的折旧年限;Dconstr为充换电站集合； 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：式中：Y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;Dconstri为 属于充换电站i的快充需求点集合； 步骤2.4:用户到站排队等候年时间成本计算，用户到站排队等候年时间成本由电动汽 车快充期望和到站排队等候时间期望决定，可表示为：式中为充换电站i的排队等候时间期望； 步骤3:运用约束处理子系统对充换电站规划布局过程中应该考虑的约束条件加以处 理;步骤3.1:各充换电站充电机配置不等式约束，可表示为： Ncharge,min ^ Ncharge ^ Nchagre,max ( 7 ) Ncharge ,min和Ncharge ,max分别为充电机配置的最小和最大值； 步骤3.2:快充需求点到充换电站距离的不等式约束，可表示为 diijcbij < dmax (8) dmax为快充需求点到充换电站最大距离； 步骤3.3:充换电站间距离不等式约束，可表示为： dlijlij < lmin (9) 式中，lij为充换电站i和j的直线距离，lij为充换电站间最小距离； 步骤4:数据分析系统中的模型建立子系统，综合约束处理子系统和成本分析子系统的 处理结果，建立合理可靠的模型； 步骤5:数据分析中所述优化算法为粒子群智能优化算法，该智能算法对步骤4中的优 化模型进行精确求解； 步骤6:决策系统在综合步骤5中数据分析系统的仿真结果后，规划区域的电动汽车优 化布局做出准确抉择优化结果结束，经数据输出系统输出最优结果，所述最优结果包括充 换电站在规划区域内的最优选址和最优容量。
【专利摘要】一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，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；所述数据输入系统包括Intel？8255A芯片，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；所述数据分析系统采用PC机。本发明一种电动汽车充换电站优化布局系统，该系统目的在于可以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。
【IPC分类】G06Q10/04, G06Q50/06
【公开号】CN105447602
【申请号】CN201610002215
【发明人】程杉, 黄悦华, 赵龙龙
【申请人】三峡大学
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2016年1月1日