一种城市电动汽车公共充电网络分析方法及装置与流程

本发明涉及电动汽车技术领域，具体而言，涉及一种城市电动汽车公共充电网络分析方法及装置。

背景技术：

随着国内电动汽车的大规模使用以及电动汽车及其充换电技术、设备、运营管理系统的快速发展和相关政策，不断扩大的充电网络将对电动汽车行业相关的所有业务领域产生显著影响。城市人流密集、物流集中，是电动汽车的主要使用场所，显然，城市电动汽车充电网络将成为城市建设的重要基础设施之一。

随着电动汽车的逐步推广，近年来，学术界对城市电动汽车的充电网络优化问题进行了深入的研究。在充电负荷预测方面，lojowska等在深入调研不同类型电动汽车在充电时间、充电方式、起始荷电状态(stateofcharge，soc)等方面的差异的基础上，给出了一种基于montecarlo模拟的方式来计算电动汽车的充电负荷。在此基础上，罗卓伟等在计算充电负荷的时候，计及了并非所有的可入网电动汽车均一直处于纯电力驱动状态的影响。随着电动汽车充电负荷预测研究工作的深入，发展能够细致考虑时空分布特征的充电负荷计算方法将成为研究电动汽车充电基础设施建设、与电网的复性互动策略等问题的关键。

在电动汽车充电网络规划研究方面，目前研究主要偏重于布局优化规划理论研究，针对充换电网网络的项目技术经济评价理论与方法研究较为缺乏，缺乏对充电网络大数据的数据挖掘分析技术研究，如何通过分析现有的城市电动汽车充电网络数据来更加合理的规划和建设城市电动汽车充电网络成为目前较为关注的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种城市电动汽车公共充电网络分析方法及装置，以提高城市电动汽车充电网络建设的合理化。

第一方面，本发明实施例提供了一种城市电动汽车公共充电网络分析方法，其中，所述方法包括：根据电动汽车用户行为数据和所述公共充电设施指标数据，得到每小时充电车次占全天充电总车次的比例；

根据所述电动汽车指标数据和每小时充电车次占全天充电车次的比例，得到电动汽车每小时充电需求；

对电动汽车用户出行目的、出行行程、出行时间以及出行距离进行统计分析，建立电动汽车用户出行模型；

根据所述电动汽车用户出行模型以及所述电动汽车每小时充电需求，设定城市的公共充电设施充电网格、城市指标数据和公共充电设施指标数据；所述城市指标数据包括城市面积和充电网格数量；所述公共充电设施指标数据包括充电设施数量、平均充电时长和充电桩完好率。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括：

根据指标数据和公共充电设施指标数据，得到城市的公共充电设施平均覆盖半径；

根据城市的公共充电设施平均覆盖半径数据，得到服务距离评价指标；

根据市民出行规律和电动汽车保有量模型，计算城市电动汽车公共充电网格的服务能力。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，还包括：

获取指标数据，所述指标数据包括电动汽车指标数据、公共充电设施指标数据、城市指标数据和电动汽车用户行为数据；

所述电动汽车指标数据包括电动汽车数量、续航里程、平均续航里程、平均剩余里程和日均充电次数；

所述电动汽车用户行为数据为电动汽车用户开始充电的时刻在一天之内的概率分布。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述建立电动汽车用户出行模型，具体包括：

根据电动汽车用户出行目的、出行目的、出行行程、出行时间以及出行距离，基于马尔科夫理论状态转移概率模型，构建电动汽车用户不同行程的出行模型。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述电动汽车保有量根据对目前电动汽车数量统计计算得到，所述电动汽车保有量：

其中表示第t年a类型汽车数量，表示a类型汽车初始化数量，γa表示a类型汽车年增长率，表示第t年a类型电动汽车渗透率，a表示车辆类型集合，t表示规划总年数集合。

第二方面，本发明实施例还提供了一种城市电动汽车公共充电网络分析装置，其中，包括：

第一计算模块，用于根据电动汽车用户行为数据和所述公共充电设施指标数据，得到每小时充电车次占全天充电总车次的比例；

充电需求计算模块，用于根据所述电动汽车指标数据和每小时充电车次占全天充电车次的比例，得到电动汽车每小时充电需求；

出行模型计算模块，用于对电动汽车用户出行目的、出行行程、出行时间以及出行距离进行统计分析，建立电动汽车用户出行模型；

网格设置模块，用于根据所述电动汽车用户出行模型以及所述电动汽车每小时充电需求，设定城市的公共充电设施充电网格、城市指标数据和公共充电设施指标数据；所述城市指标数据包括城市面积和充电网格数量；所述公共充电设施指标数据包括充电设施数量、平均充电时长和充电桩完好率。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述装置还包括：

第一计算单元，用于根据所述指标数据和所述公共充电设施指标数据，得到城市的公共充电设施平均覆盖半径；

第二计算单元，用于根据城市的公共充电设施平均覆盖半径数据，得到服务距离评价指标；

评价单元，用于根据市民出行规律和电动汽车保有量模型，计算城市电动汽车公共充电网格的服务能力。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述装置还包括：

数据获取单元，用于获取指标数据，所述指标数据包括电动汽车指标数据、公共充电设施指标数据、城市指标数据和电动汽车用户行为数据；

所述电动汽车指标数据包括电动汽车数量、续航里程、平均续航里程、平均剩余里程和日均充电次数；

所述电动汽车用户行为数据为电动汽车用户开始充电的时刻在一天之内的概率分布。

第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，其中，所述计算机设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面中任一项所述的方法的步骤。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器运行时执行上述第一方面中任一项所述的方法的步骤。

本发明实施例提供的一种城市电动汽车公共充电网络分析方法及装置，采用对电动汽车用户行为以及城市现有充电桩的情况进行整体数据分析更加合理的城市电动汽车公共充电网络，提高城市电动汽车充电网络建设的合理化。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的一种城市电动汽车公共充电网络分析方法的流程示意图；

图2示出了本发明实施例所提供的另一种一种城市电动汽车公共充电网络分析方法的流程示意图；

图3示出了本发明实施例所提供的一种城市电动汽车公共充电网络分析装置的结构示意图；

图4示出了本发明实施例所提供的一种计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

考虑到目前研究主要偏重于布局优化规划理论研究，针对充换电网网络的项目技术经济评价理论与方法研究较为缺乏，缺乏对充电网络大数据的数据挖掘分析技术研究，如何通过分析现有的城市电动汽车充电网络数据来更加合理的规划和建设城市电动汽车充电网络成为目前较为关注的问题。基于此，本发明实施例提供了一种城市电动汽车公共充电网络分析方法和装置，下面通过实施例进行描述。

图1为本申请实施例提供的一种城市电动汽车公共充电网络分析方法的流程示意图，如图1所示，所述方法包括如下步骤：

s101、根据电动汽车用户行为数据和公共充电设施指标数据，得到每小时充电车次占全天充电总车次的比例。

上述用户行为数据指用户的充电行为，以及用户的出行行为；所述用户的充电行为是根据统计得到的用户在一天的充电时间以及充电频率；所述用户的出行行为是根据统计得到的用户出行的起始点、用户出行的路程以及用户出行过程中出现频率较高的充电场所的位置以及出现的频率。

上述公共充电设施指标数据包括：充电设施数量、充电设施的平均充电时长以及充电桩的完好率。

上述充电设施数量：某城市的充电桩建设数量，包括离散充电桩、集中充电站或充电塔的充电机和充电桩，按充电方式可分为慢充交流充电桩和快充直流充电桩。

上述充电设施的平均充电时长：电动汽车平均每次充电所需要的时长，根据充电方式不同，分为慢充平均充电时长和快充平均充电时长。

上述充电桩的完好率：能够正常开展充电工作的充电桩数量占所有充电桩数量的比例。

s102、根据所述电动汽车指标数据和每小时充电车次占全天充电车次的比例，得到电动汽车每小时充电需求。

上述电动汽车指标数据包括：电动汽车数量、续航里程、平均续航里程、平均剩余里程以及日均充电次数。

上述电动汽车数量：指某城市可在公共充电设施充电的电动汽车保有量。

上述续航里程：指电动汽车在充满电后可以行驶的最大里程数。

上述平均续航里程：指某城市主流电动汽车品牌的平均续航里程。

上述平均剩余里程：指电动汽车充电前的剩余电量所能支撑的平均里程数。

上述日均充电次数：指每辆电动汽车每日的平均充电次数。

s103、对电动汽车用户出行目的、出行行程、出行时间以及出行距离进行统计分析，建立电动汽车用户出行模型。

上述通过对电动汽车用户的出行目的、出行行程、出行时间以及出行距离等进行进行统计，根据历史电动汽车用户的出行目的、出行行程、出行时间以及出行距离建立电动汽车用户的出行模型。

s104、根据所述电动汽车用户出行模型以及所述电动汽车每小时充电需求，设定城市的公共充电设施充电网格、城市指标数据和公共充电设施指标数据；所述城市指标数据包括城市面积和充电网格数量；所述公共充电设施指标数据包括充电设施数量、平均充电时长和充电桩完好率。

上述城市指标数据包括：城市面积和充电点的数量。

根据上述建立的电动汽车用户的出行模型和计算得到的电动汽车每小时充电需求，根据历史电动汽车充电频率较高的场所，设定城市的公共充电设施充电网络；根据城市指标数据中的城市面积以及统计的历史充电点的数量，规划城市的公共充电设施充电网络；根据电动汽车用户的出行模型中的电动汽车充电的频率以及需要的充电功率，设定各个充电场所的电动汽车公共充电场所的充电电量。

本实施例中提供的一种城市电动汽车公共充电网络分析方法，根据对用户的历史充电行为以及城市已有的公共充电设施进行统计分析，通过分析现有城市电动汽车充电网络数据来更加合理的规划和建设城市电动汽车充电网络。

图2为本申请实施例提供的另一种城市电动汽车公共充电网络分析方法的流程示意图，如图2所示，所述方法包括如下步骤：

s201、根据指标数据和所述公共充电设施指标数据，得到城市的公共充电设施平均覆盖半径。

根据上述计算出的电动汽车的指标数据和统计的公共充电设施指标数据，计算出城市的公共充电设施平均覆盖半径r。

其中s表示城市面积，m表示充电点数量。

s202、根据城市的公共充电设施平均覆盖半径数据，得到服务距离评价指标。

所述服务距离评价指标的确定过程包括：根据电动汽车用户充电行为调研数据，得到剩余里程标准差σ；电动汽车充电前剩余里程遵循正态分布，平均剩余里程vd。

上述服务距离评价指标指的是需要充电的车辆处于两个充电设施之间的位置时，能够到达充电设施的概率值。

s203、根据市民出行规律和电动汽车保有量模型，计算城市电动汽车公共充电网格的服务能力。

根据市民的出行规律(例如：市民一般在工作日出行频率高的地点是家到公司)和根据历史统计的电动汽车数量建立的电动汽车保有量模型，计算出城市汽车公共充电网络的服务能力。

本申请实施例中，所述电动汽车保有量根据对目前电动汽车数量统计计算得到的，计算得到的电动汽车保有量如下：

其中表示第t年a类型汽车数量，表示a类型汽车初始化数量，γa表示a类型汽车年增长率，表示第t年a类型电动汽车渗透率，a表示车辆类型集合，t表示规划总年数集合。

进一步的，本申请提供的一种城市电动汽车公共充电网络分析方法，还包括以下步骤：

a10、获取指标数据，所述指标数据包括电动汽车指标数据、公共充电设施指标数据、城市指标数据和电动汽车用户行为数据。

所述电动汽车指标数据包括电动汽车数量、续航里程、平均续航里程、平均剩余里程和日均充电次数。

所述电动汽车用户行为数据为电动汽车用户开始充电的时刻在一天之内的概率分布。

进一步的，本申请实施例提供的一种城市电动汽车公共充电网络分析方法中建立电动汽车用户出行模型的方法，所述建立电动汽车用户出行的方法包括如下步骤：

a11、根据电动汽车用户出行目的、出行目的、出行行程、出行时间以及出行距离，基于马尔科夫理论状态转移概率模型，构建电动汽车用户不同行程的出行模型。

图3为本申请实施例提供的一种城市电动汽车公共充电网络分析装置的结构示意图，如图3所示，所述装置包括以下模块：

第一计算模块301，用于根据电动汽车用户行为数据和所述公共充电设施指标数据，得到每小时充电车次占全天充电总车次的比例。

充电需求计算模块302，用于根据所述电动汽车指标数据和每小时充电车次占全天充电车次的比例，得到电动汽车每小时充电需求。

出行模型计算模块303，用于对电动汽车用户出行目的、出行行程、出行时间以及出行距离进行统计分析，建立电动汽车用户出行模型。

网格设置模块304，用于根据所述电动汽车用户出行模型以及所述电动汽车每小时充电需求，设定城市的公共充电设施充电网格、城市指标数据和公共充电设施指标数据；所述城市指标数据包括城市面积和充电网格数量；所述公共充电设施指标数据包括充电设施数量、平均充电时长和充电桩完好率。

进一步的，本申请提供的一种城市电动汽车公共充电网络分析装置，所述装置还包括：

第一计算单元，用于根据所述指标数据和所述公共充电设施指标数据，得到城市的公共充电设施平均覆盖半径。

第二计算单元，用于根据城市的公共充电设施平均覆盖半径数据，得到服务距离评价指标。

评价单元，用于根据市民出行规律和电动汽车保有量模型，计算城市电动汽车公共充电网格的服务能力。

进一步的，本申请提供的一种城市电动汽车公共充电网络分析装置，所述装置还包括：

数据获取单元，用于获取指标数据，所述指标数据包括电动汽车指标数据、公共充电设施指标数据、城市指标数据和电动汽车用户行为数据。

所述电动汽车指标数据包括电动汽车数量、续航里程、平均续航里程、平均剩余里程和日均充电次数。

所述电动汽车用户行为数据为电动汽车用户开始充电的时刻在一天之内的概率分布。

对应于图1中的一种城市电动汽车公共充电网络分析方法，本申请实施例还提供了一种计算机设备400，如图4所示，该设备包括存储器401、处理器402及存储在该存储器401上并可在该处理器402上运行的计算机程序，其中，上述处理器402执行上述计算机程序时实现上述城市电动汽车公共充电网络分析方法。

具体地，上述存储器401和处理器402能够为通用的存储器和处理器，这里不做具体限定，当处理器402运行存储器401存储的计算机程序时，能够执行上述城市电动汽车公共充电网络分析方法，解决了现有技术中在电动汽车充电网络规划研究方面，目前研究主要偏重于布局优化规划理论研究，针对充换电网网络的项目技术经济评价理论与方法研究较为缺乏，缺乏对充电网络大数据的数据挖掘分析技术研究，如何通过分析现有的城市电动汽车充电网络数据来更加合理的规划和建设城市电动汽车充电网络成为目前较为关注的问题。

对应于图1中的一种城市电动汽车公共充电网络分析方法，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述城市电动汽车公共充电网络分析方法的步骤。

具体地，该存储介质能够为通用的存储介质，如移动磁盘、硬盘等，该存储介质上的计算机程序被运行时，能够执行上述城市电动汽车公共充电网络分析方法，解决了现有技术中在电动汽车充电网络规划研究方面，目前研究主要偏重于布局优化规划理论研究，针对充换电网网络的项目技术经济评价理论与方法研究较为缺乏，缺乏对充电网络大数据的数据挖掘分析技术研究，如何通过分析现有的城市电动汽车充电网络数据来更加合理的规划和建设城市电动汽车充电网络成为目前较为关注的问题。本申请通过根据对用户的历史充电行为以及城市已有的公共充电设施进行统计分析，通过分析现有城市电动汽车充电网络数据来更加合理的规划和建设城市电动汽车充电网络。

本发明实施例所提供的进行一种城市电动汽车公共充电网络分析方法的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

本发明实施例所提供的一种城市电动汽车公共充电网络分析的装置可以为设备上的特定硬件或者安装于设备上的软件或固件等。本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。