一种电动汽车充电站充电桩最优建设数量模拟方法与流程

本发明涉及电动汽车充电技术领域，具体是一种电动汽车充电站充电桩最优建设数量模拟方法。

背景技术：

随着全球各国大力发展电动汽车，相应的电动汽车充电站建设也随之逐渐兴起和完善。但由于缺乏实际的可以用于分析实时充电排队过程的特性的理论，造成充电站管理人员对理对站内车辆充电排队过程难以实时掌握，从而无法准确的设置充电桩建设数量，导致排队拥堵或充电桩冗余闲置。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种电动汽车充电站充电桩最优建设数量模拟方法，有效避免了充电桩设置过多而导致的充电桩闲置或者设置过少导致的站内排队拥堵问题。

一种电动汽车充电站充电桩最优建设数量模拟方法，包括以下步骤：

步骤1，调查统计24小时内电动汽车用户的到站时刻和充电量数据；

步骤2，对步骤1所获取的到站时刻和充电量数据进行模拟，获得合适数量的到站时刻和充电量数据样本；

步骤3，假设充电桩建设数为x，x＝1,2,…,n，根据所统计的电动汽车到站时刻和充电量，分别计算每辆汽车在所假设的充电桩建设数下排队时长、充电时长和离桩时刻；

步骤4，分析在所假设充电桩建设数x时，该站内车辆排队时长、经历排队的用户人次以及充电桩占用和闲置数量，确定电动汽车充电站充电桩最优建设数量；

进一步，若包括用户j在内的当前站内充电和排队的车辆总数用户j不需要排队，用户j开始充电时刻等于其到站时刻则用户j经历的排队时长为：

进一步，若包括用户j在内的当前站内充电和排队的车辆总数用户j需要排队，用户j的开始充电时刻个离开充电桩的用户的离桩时刻则用户经历的排队时长为：

进一步，所述计算每辆汽车充电时长方法为：

其中，tj为每辆汽车充电时长，qj为用户充电量，v为充电数量；

进一步，所述离桩时刻表示为：

其中，为离桩时刻，tj为每辆汽车充电时长。

进一步，所述模拟采用利用蒙特卡洛法对城市电动汽车24小时到站时刻和充电量进行模拟。

本发明的有益效果：

通过应用本发明所提出的方法，可以模拟不同充电桩预设数量下的站内充电排队过程，找到最佳的充电桩设置数量，从而避免充电桩建设冗余产生闲置浪费，也避免充电桩建设过少而造成充电排队拥堵，提升用户便利性。

本方法可应用在充电站建设初期，通过调查统计或预测理论得到的用户到站时刻和充电量需求，结合本发明提出的实时排队过程理论，即可模拟不同充电桩预设值下的站内充电排队过程，准确有效地协助建设者预先找到最佳的充电桩设置数量。

本发明可以应用在所有出现排队的服务类设施安置数量的模拟场景上，找出最佳的服务设施设置数量，能有效解决资源浪费和排队拥堵问题。

附图说明

图1是用户j不经历排队情况示意图；

图2是用户j经历排队情况示意图；

图3是站内所有用户总排队时长与充电桩预设数量x的关系曲线图；

图4是站内总排队人次与充电桩预设数量x的关系曲线图；

图5是在充电桩预设数x＝10，用户j到站时，站内车辆总数与站内排队数曲线；

图6是不同充电桩预设数量下，用户j到站时站内车辆总数曲线；

图7是不同充电桩预设数量下，用户j到站时站内排队数曲线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明所提出的一种电动汽车充电站充电桩最优建设数量模拟方法，具体步骤如下：

步骤1，调查统计24小时内电动汽车用户的到站时刻和充电量数据；

步骤2，利用蒙特卡洛法对上步所采集的城市电动汽车24小时到站时刻和充电量进行模拟，获得合适数量的到站时刻和充电量数据样本；

步骤3，假设充电桩建设数为x，x＝1,2,…,n，根据所统计的电动汽车到站时刻和充电量，分别计算每辆汽车在所假设的充电桩建设数下排队时长、充电时长和离桩时刻；

假设取电桩建设数为x＝5，此时某用户j驾驶电动汽车到达充电站进行接受充电服务，用户到站后会面临以下两种情况,分别计算用户的排队时长：

如图1所示，若站内充电桩空闲，不需要排队。用户开始充电时刻等于其到站时刻。即当时时，则用户经历的排队时长为，

无排队情况如图1所示，图例中，充电桩设置数量x＝5，用户j到站后站内车辆数因此满足则开始充电时刻排队时长

如图2所示，若站内充电桩被全部占用，用户j需要排队等候。其开始充电时刻等于前面个用户中，第个离开充电桩的用户j的离桩时刻。即当时时，则用户经历的排队时长为，

有排队情况如图2所示；图例中，充电桩设置数量x＝5，用户j到站后站内车辆数因此满足则开始充电时刻等于前面的个用户中，第个离开充电桩的用户的离桩时刻，即用户j开始充电时刻等于前面6个用户中，第2个用户的离桩时刻，即在第5号桩充电的这辆车的离桩时刻，故排队时长

由于本方法应用于充电桩建设前的充电排队模拟，因此，无法具体看见用户j前面正在充电和排队的个用户到底是哪几个用户。本专利通过用户j的到站时刻分别与前面j-1个用户的离桩时刻进行比较，必定会找到个用户的离桩时刻大于用户j的到站时刻，那么这些离桩时刻大于用户j到站时刻的用户，就是还在站内充电或者排队的前个用户。因此，在便利每个用户j时，还需要找到用户j到站时，站内前面车辆的离桩时刻，同时也顺便找到了此时的站内车辆数。

计算用户充电结束离桩时刻等于用户开始充电时刻加用户的充电时长，等于用户充电量除以用户所选的充电速度，

将用户按到站时刻先后顺序排列，依次记为用户j＝1,2,3,…,n。对于每个用户j，再分别计算其开始充电时刻，排队时长，充电时长和离桩时刻；本发明中用户的开始充电时刻需要根据前面用户的离桩时刻进行计算，因此本方法需要从最早到站的用户逐个往后计算其各项参数，并各参数转化为以秒为单位，以方便运算。

步骤4，重新选取充电桩建设数x，重复上述步骤计算，获得如图3、4、5、6、7所示的该站在不同充电桩预设数x下的站内车辆排队时长、经历排队的用户人次以及充电桩占用和闲置数量，分析后可以找到一个使得站内排队时长恰好为0的最小充电桩预设值当时，无论x取何值，站内排队时长始终为0，且存在个充电桩一直处于闲置状态，造成资源浪费；当时，站内将产生排队。随着x取值减小，排队时长不断增加，排队人数不断增加，造成充电拥堵。

以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。