[发明专利]一种高速公路电动汽车快速充电站排队方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高速公路电动汽车快速充电站排队方法。

背景技术

随着电动汽车在高速公路上的长距离行驶和相应充电设施的建设，电动汽车在高速公路上充电的诸多问题越来越受到人们的关注，高速公路快速充电站运行仿真成为一个重要的研究课题。如果能够提出高速公路快速充电站排队方法计算不同时刻下快速充电站的车辆队长、排队长度、等待时间和充电负荷，则基于这些决策变量，一方面能够为电动汽车制定满意的充电策略，另一方面结合电网供电能力能够为快速充电站制定合理的运行计划。

目前，经典排队论只能估计出排队指标中队长、排队长度和等待时间的平均值，尚没有文献提出明确的适合于高速公路电动汽车快速充电站的排队方法对快速充电站的决策变量进行计算，包括电动汽车的队长、排队长度、等待时间和充电负荷。

发明内容

发明目的：为了克服经典排队论方法存在的不足，提出一种高速公路电动汽车快速充电站排队方法，可以准确计算不同时刻下快速充电站电动汽车的队长、排队长度、等待时间和充电负荷，从而达到仿真快速充电站运行的目的。

解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种高速公路电动汽车快速充电站排队方法，高速公路快速充电站满足如下规则：①一个高速公路快速充电站中配置若干台相同类型的快速充电桩；②一个高速公路快速充电站为电动汽车用户提供充电服务的规则为先到先服务；③一个高速公路充电站为用户提供多台充电桩的并行服务；④一个高速公路快速充电站内设置两种车位，一种配置了充电桩可同时提供充电服务和停车服务，另一种只提供停车服务；若用户进站需要等待时，则用户先停到只提供停车服务的车位上等待，待有空闲充电桩时，按照优先级顺序到有空闲充电桩的车位接受充电服务；若用户进站不需要等待，则直接到有空闲的充电桩的车位上接受充电服务；

所述高速公路电动汽车快速充电站排队方法包括以下步骤：

步骤1)，初始化参数，包括：目标充电站的充电桩的数量、充电桩功率限值、电动汽车数量、快速充电站运行时段、时间步长；建立信息列表集合，包括目标充电站进站流量列表、目标充电站列表和充电桩列表集，设置信息列表集合中所有变量的值为0；

步骤2)，对高速公路入口车流量历史数据进行统计和拟合得到典型日高速公路电动汽车入口时刻记录；高速公路入口车辆的起始SOC和行驶速度均采用正态分布概率密度函数描述；结合高速公路上相邻充电站站间距离、充电意愿和车辆的剩余电量，得到车主的充电阈值；模拟生成电动汽车车辆在目标充电站的进站流量曲线，并将进站流量曲线信息和将进站的车辆基本信息依次存入充电站进站流量列表中；所述车辆基本信息包括车辆的电池类型、剩余电量以及车辆的充电时间；

步骤3)，从充电桩列表集中读取当前每个充电桩将要服务的最后一辆电动汽车的车辆排队等待时间，对每个充电桩的编号按照其对应最后一辆车辆的车辆排队等待时间进行升序排序；其中，车辆排队等待时间计算方法为：

式中，T_W(i,t)是时刻t提供充电服务编号为i的充电桩所对应的车辆排队等待时间，T_R(i,t)是时刻t正在提供充电服务编号为i的充电桩剩余服务时间；m是排在该充电桩后面的电动汽车数量；T_C(k)是排在该充电桩后面的电动汽车充电时间；若当前的充电站有空闲的充电桩，即排队等待时间为0；

步骤4)，从充电站进站列表中，将当前进站的电动汽车按照进站次序依次分配给步骤3)中排好序的充电桩，依次计算进站车辆的排队等待时间，依次设置车辆状态为等待状态，并将车辆基本信息依次存入每个对应的充电桩列表中；

步骤5)，从充电桩列表集合中读取当前每个充电桩的服务进度，并设置其值加1；判断当前每个充电桩的充电进度是否达到车辆的充电时间，若未达到则执行步骤6)，否则执行步骤7)；其中，若充电桩充电功率P_p(t)为：

式中，P_pm为充电桩最大输出功率；t₁和t₂是充电桩恒压限流阶段的边界时刻；

当t₂＝1.5t₁时，得到车辆的充电时间T_C为：

式中，SOC₀为进站车辆的剩余电量；SOC_e为车辆设置的目标电量；Q_m为电动汽车电池容量；P_pm为用户选择快充充电方式对应的最大充电功率；