[發(fā)明專利]基于用戶出行時空分布特性的電動汽車充電負荷預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911332196.3
• 申請日: 2019-12-21
• 公開（公告）號: CN111160639B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅平;樊星馳;程晟;高慧敏
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06;G06F17/18
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 楊舟濤

本發(fā)明公開了一種基于用戶出行時空分布特性的電動汽車充電負荷預(yù)測方法。首先利用Bass回歸分析模型，預(yù)測了規(guī)劃區(qū)電動汽車保有量。構(gòu)建了融合道路類型、實時道路擁堵程度和區(qū)域連接關(guān)系的等效道路模型，并考慮不同類型日、不同出行時間、駐留時間和實時路況對用戶出行的影響，采用Dijkstra路徑尋優(yōu)算法得到了用戶出行最優(yōu)路徑和日出行鏈。此外，采用蒙特卡洛法得到多次充電負荷預(yù)測的結(jié)果，并利用非參數(shù)核密度估計和高斯擬合得到對應(yīng)的充電負荷概率密度函數(shù)，概率最高的充電負荷即為對應(yīng)的電動汽車充電負荷預(yù)測值。本發(fā)明能夠有效的描述規(guī)劃區(qū)內(nèi)日充電負荷的具體分布范圍，并取最大概率密度的充電負荷作為預(yù)測結(jié)果更接近實際。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電動汽車充電負荷預(yù)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于用戶出行時空分布特性的電動汽車充電負荷預(yù)測方法。

背景技術(shù)

隨著人民生活水平的提高，人們采用汽車出行的越來越多，而汽車保有量的不斷提升將導(dǎo)致社會節(jié)能環(huán)保問題日益凸顯。經(jīng)調(diào)查研究顯示，柴油汽車所排放的二氧化碳約占城市二氧化碳總排放量的40％。而電動汽車因具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢，能夠有效緩解傳統(tǒng)能源資源供應(yīng)緊張和環(huán)境污染問題，已成為汽車發(fā)展的主流方向。

電動汽車具有較高的可移動性，在行駛過程中可在途經(jīng)的任何充電站進行充電，因此電動汽車的充電負荷具有地理位置和時間尺度上的分散性和不確定性。同時，用戶出行習(xí)慣也會影響電動汽車的充電負荷，因此充電負荷也會具有較強的用戶主觀性。此外，道路的擁堵情況和充電站所處的位置也都會影響不同區(qū)域的電動汽車充電負荷。這些因素都對規(guī)劃區(qū)內(nèi)電動汽車的充電負荷預(yù)測帶來了很大的困難，因此如何準確描述電動汽車充電負荷是值得研究的一個問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種基于用戶出行時空分布特性的電動汽車充電負荷預(yù)測方法。

由于電動汽車用戶出行的時間、在停駐點駐留的時長等時間分布特性在工作日和節(jié)假日所有不同。因此本發(fā)明對工作日和節(jié)假日分開進行充電負荷預(yù)測。負荷預(yù)測時間長度為一天，時間間隔為15分鐘。用戶于工作日期間，一天內(nèi)首次出行的時間介于早七點至八點半，出行區(qū)域多為工作區(qū)和教學(xué)區(qū)。而且用戶出行次數(shù)較少，多為兩至三次，而在節(jié)假日期間，首次出行時間介于上午十點至傍晚五點，相對工作日而言，出行的目的地多為商業(yè)區(qū)和其他區(qū)，并且節(jié)假日用戶日出行次數(shù)較多，出行決策次數(shù)大多為三至四次。此外采用蒙特卡羅法得到多次充電負荷預(yù)測的結(jié)果，利用非參數(shù)核密度估計和高斯擬合來確定充電負荷概率密度函數(shù)，將出現(xiàn)概率最高的充電負荷作為對應(yīng)的電動汽車充電負荷預(yù)測值。

具體按照以下步驟實施：

步驟1、建立Bass回歸分析模型對未來N年電動汽車保有量進行預(yù)估；

步驟2、根據(jù)私家車出行目的地的性質(zhì)不同，將規(guī)劃區(qū)分為五大類，分別為住宅區(qū)、教學(xué)區(qū)，辦公區(qū)，商業(yè)區(qū)和其他區(qū)域，并將住宅區(qū)視為用戶默認出發(fā)地；

將所有功能區(qū)的幾何中心作為功能區(qū)的節(jié)點，各個功能區(qū)域之間以節(jié)點相連，為了更好描述各個功能區(qū)之間的連接關(guān)系，將節(jié)點之間的連接線段定義為規(guī)劃區(qū)的道路；

根據(jù)國家建委頒發(fā)的《城市規(guī)劃定額指標暫行規(guī)定》，將國內(nèi)的道路類型分為4個等級，各個道路等級r_ij如式(1)所示；

式中，r_i,j∈R，r_i,j為節(jié)點i，j之間的道路等級；

利用圖論方法提取道路交通網(wǎng)絡(luò)中的道路長度、道路連接關(guān)系、道路擁堵系數(shù)這些拓撲信息構(gòu)建多源信息融合的道路模型，具體描述如式(2)；

式中，V(G)為規(guī)劃區(qū)中的節(jié)點集合；n為道路節(jié)點的個數(shù)；E(G)為規(guī)劃區(qū)中的道路路段集合；兩節(jié)點之間的距離即為道路距離u_i,j；為節(jié)點之間的連接關(guān)系矩陣，若區(qū)域之間不存在道路連接關(guān)系則用inf表示；