[发明专利]一种面向区域充电设施的电动汽车充电站的选址方法

说明书

技术领域

本发明涉及配电技术领域，特别是一种面向区域充电设施的电动汽车充电站的选址方法。

背景技术

当今社会，电动汽车代替燃料汽车已经成为汽车行业发展的必然趋势，这将在全世界得到快速发展。电动汽车不但能提高能源利用率，减少环境污染和温室气体的排放，还可以通过与间歇性可再生能源发电的协同作用来提高电力系统运行的安全性和经济性，但是电动汽车充电站的选址不当，可能会影响城市交通网络的规划布局、电动汽车优化出行的便利性，进而影响到电动汽车的广泛应用，也可能导致电能消耗增加。

目前为止，充电站大多建设在服务区内，没有充分考虑到电动汽车布局情况，也还没有完整的系统针对充电站具体的位置进行研究。现有的有关选址的文献，大多是电动汽车续航里程和交通网络粗略的估算充电站需要建立的位置，有的只是在现有的充电站基础上去除掉已有充电站所覆盖的充电需求点，在剩余的充电需求点上建设充电站，以上的研究可能会造成充电站出现过度拥挤和有些充电需求点没有覆盖到的问题。

考虑到电动汽车充电站的城市交通公共服务属性以及其接入到电网中对于配电网的影响，专利申请201510627316.8(一种基于两阶段优化的电动汽车充电站选址定容方法)以电动汽车充电逻辑为约束，提出了一种基于容量等级的多级充电选址定容方案。此方案虽然考虑到电网投资运行的经济性，但是没有考虑到电动汽车自身的充电需求，可能会造成有些电动汽车充电站需要等待充电的电动汽车过多造成严重的排队现象，另外有些充电站可能会造成前来充电的电动汽车过少的现象。

专利申请201610121901.5(一种基于排队论算法的电动汽车换电站选址规划方法)计算换电站内最佳设施数目，将换电站预计中型充电站(变电站)作为整体研究对象，构建以运营成本和运输成本最小化为目标的最优模型，最后利用该模型实现电动汽车换电站的选址规划。此专利申请在充分考虑换电站建设成本、运输能耗和用户用电需求的基础上，规划制定符合城区建设要求的选址模型。此专利申请虽然从电动汽车用户角度来考虑运输能耗问题，然后从现有的充电站候选点中选址最优的候选点成为需要建设的充电站，但是没有结合实际运输线路上去考虑电动汽车需要充电的具体位置(即充电需求点)来规划充电站。

专利申请201510515806.9(一种高速公路电动汽车快速充电站的规划方法)，该方法通过采集日常高速公路上电动汽车行驶数据来获得电动汽车的充电需求点，计算电动汽车到达预定电量时能够行驶的距离作为充电站的服务半径，先将服务区建立充电站，排除已建充电站服务半径内充电需求点，之后再利用共享型最邻近算法确定充电站的位置，此专利申请考虑到电动汽车充电需求点具体位置，比传统的电动汽车充电站的位置更能满足电动汽车的实际充电需求。该方法并未考虑到已建充电站排队情况，这样可能会造成充电站的充电压力，另外该方法还会造成较多的充电需求点无法充电的情况，即覆盖的充电需求点较少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种面向区域充电设施的电动汽车充电站的选址方法，本发明可以覆盖更多的充电需求点，从而满足更多电动汽车用户的充电需求。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的一种面向区域充电设施的电动汽车充电站的选址方法，包括以下步骤：

步骤一、获取充电需求点集；具体如下：

步骤1、根据已有的高速公路电动汽车行驶数据，利用蒙特卡洛方法获得电动汽车在高速公路上所有充电需求点位置信息；

步骤2、在高速公路服务区建设充电站，获得服务半径；所述服务半径为：统计所有电动汽车充电后能行驶的最远距离，利用中心极限定理，由拟合的正态分布得到电动汽车在剩余电量时能够行驶的距离，将该距离定义为充电站的服务半径；

步骤3、计算步骤2的充电站具体位置的服务半径邻域内充电需求点，将服务半径邻域外的充电需求点加入到充电需求点集中，并将已有充电站作为充电需求点加入到充电需求点集中；

步骤二、对充电需求点集中的充电需求点采用改进的K-means算法进行聚类，使得聚类目标函数最小，从而获得最终的充电站位置；具体如下：

步骤Ⅰ、根据充电需求点集，令充电需求点集中的充电需求点个数为m，令迭代次数为R，确定需要增加的电动汽车充电个数k；