[发明专利]一种城市公共充电站网络的充电桩配置方法

权利要求书

1.一种城市公共充电站网络充电桩配置方法，其特征在于，是一种基于多通道损失制排队论的城市公共充电站网络充电桩配置方法，具体包括步骤：

步骤1：获取和处理与用户出行目的相关的数据；

所述步骤1包括如下子步骤：

步骤A1：获取和处理充电站位置和类型数据，由于用户前往充电站充电是与其出行目的相关的，所以，充电站所在的POI很可能就是用户的出行目的地，将充电站所在的POI类型作为充电站的类型，建在商场的停车场的充电站的类型就可定义为商场，最终的数据集由坐标、POI类型数据记录组成；

步骤A2：获取和处理轨迹数据，主要利用用户的驾车出行规律，因此，需要获取充电站网络区域内一段时间内能够反映用户驾车出行规律的轨迹数据；使用了出租车的轨迹数据，该轨迹数据为订单，每个订单反映了用户的一次出行，包括时间、起点、终点；在利用百度路径规划API之后，最终的数据形式为：开始时间，路径长度以及包括轨迹起点p1坐标、轨迹点p2坐标、…、轨迹终点pn坐标；

步骤2：充电站排队论模型构建和求解；

所述步骤2包括如下子步骤：

步骤B1，充电地点选择设置，将每条轨迹当作一辆充电汽车，并且这辆充电汽车只进行一次充电，对于离某条轨迹的距离小于阈值threshold1的充电站，定义这辆充电汽车经过这个充电站，即有可能在该充电站充电；并将此充电行为定义为一个随机行为，即为充电汽车在其经过的充电站中随机选择一个作为其充电位置；

步骤B2，充电服务时间设置，由于充电时间与出行目的相关，因此，定义充电汽车在某个充电站的充电时间只与充电站所在POI类型相关；对于充电站排队模型中的服务规则，假设充电站有n个充电桩，对于在这个充电站充电的用户，其充电时间服从参数为μ的负指数分布，1/μ为人们在充电站所在POI的平均逗留时间；

步骤B3，充电用户流设置，基于多通道损失制排队论的理论，将充电用户的到达时间流看作泊松流，设置用户到达充电站服从参数为λ的泊松分布，每个充电站的用户流的泊松分布的参数λ通过下式求得：

其中，N_t表示该充电站在时间t内到达的充电汽车的总数，T表示时间t的长度，单位为小时；

步骤B4，求解每个充电站对应的充电桩数目，对于每一个充电站，建立多通道损失制排队论模型，根据多通道的损失制排队系统的相关理论，可得以下概率：

其中，P_k表示系统中有k辆电动汽车正在充电的概率，根据多通道损失制排队论知识可得该充电站的系统损失概率如下：

一个运营良好的充电站应该保证绝大部分充电用户都可以进行充电，也即需要保证较低的系统损失概率，因此，建立了以系统损失概率为约束，基于充电站排队模型的公共充电站充电桩配置模型，如下：

min n st.P_损＜P_损^*，n∈Z (5)

其中，P_损^*表示一个运营良好的充电站接受的最大系统损失概率，利用式(5)即可求得对应充电站的充电桩数目n；

步骤3：充电站网络中的充电桩配置；

所述步骤3包括如下子步骤：

步骤C1：求解充电站网络中每个充电站所占的充电桩比例，在利用充电站排队模型求解了每个充电站对应的充电桩数目之后，就可求得每个充电站所建设的充电桩数量占总数量的比例，如下：

其中，n_i表示利用充电站排队模型求得的第i个充电站的充电桩数目，C表示充电站总数，percent_i表示第i个充电站中的充电桩占充电桩总数的比例；

步骤C2：求解充电站网络中每个充电站的充电桩数目，在求得充电站网络中每个充电站所占的充电桩比例之后，对于给定的充电桩总数M，按照下式即可得到第i个充电站应该建设的充电桩数目：

number_i＝M×percent_i (7)

其中，M为给定的充电桩总数，number_i为充电站网络中第i个充电站应该建设的充电桩数目；

步骤4：可视化充电桩配置结果；

所述步骤4包括如下子步骤：

步骤D1：生成充电桩配置SHP文件，在求解得到充电站网络中每个充电站的充电桩数目之后，利用充电站坐标信息和其中的充电桩数目，生成SHP文件即shape文件；

步骤D2：充电桩配置可视化展示；利用ArcMap程序打开SHP文件，设置充电站图形的大小随其中的充电桩数目而改变，进行可视化展示。