[發(fā)明專利]一種基于Agent仿真的電車充電樁收費(fèi)優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110725767.0
• 申請(qǐng)日: 2021-06-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113434990B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梅振宇;劉毅;唐崴;趙錦煥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/18
• 分類號(hào): G06F30/18;G06Q30/02;G07F15/00;G08G1/01
• 代理公司: 杭州奧創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33272
• 代理人: 王佳健

1.一種基于Agent仿真的電車充電站收費(fèi)價(jià)格優(yōu)化方法，其特征在于該方法包含以下步驟：

C1、道路、汽車、停車場(chǎng)Agent參數(shù)初始化

C11道路Agent參數(shù)設(shè)定，具體過(guò)程包括：

將路網(wǎng)進(jìn)行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，包括起始節(jié)點(diǎn)集合O、終止節(jié)點(diǎn)集合D、停車場(chǎng)節(jié)點(diǎn)集合P、交叉口節(jié)點(diǎn)C和路段集合S，在實(shí)際存儲(chǔ)中采用鄰接矩陣的方式記載各個(gè)路段地基礎(chǔ)信息，具體過(guò)程為：

C111加載路網(wǎng)基本屬性；根據(jù)實(shí)際調(diào)查或慣例，將初始化路段信息：道路長(zhǎng)度l、道路通行能力C_s、道路連接性、道路間距離、道路最大流量、自由流速度v⁰_s輸入Agent系統(tǒng)；

C112加載初始流量Volume_initial；根據(jù)流量調(diào)查結(jié)果，加載不參與充電或停車的過(guò)境交通作為道路上的路阻，路段Agent的實(shí)際行程速度和該段長(zhǎng)度的運(yùn)行時(shí)間分別為

其中，v_f(i)為第i個(gè)路段的自由流速度，q(i)為第i個(gè)路段的初始流量，C(i)為第i各路段的通行能力，α和β分別是BPR函數(shù)的參數(shù)；

C12停車場(chǎng)的充電站Agent參數(shù)設(shè)定；具體過(guò)程包括：

C121設(shè)定停車場(chǎng)充電站充電樁個(gè)數(shù)和停車容量；以三組數(shù)組分別存儲(chǔ)普通停車位數(shù)量Capacity_P、快充充電樁數(shù)量Capacity_FP和慢充充電樁數(shù)量Capacity_SP，以此作為各停車場(chǎng)的容量；

C122設(shè)定充電站成本Stat_Cost、快充電價(jià)TOU_FP、慢充電價(jià)TOU_SP，停車場(chǎng)的充電站充電樁余量Remain_EP和普通停車余量Remain_P，快速充電累計(jì)排隊(duì)pa、慢速充電累計(jì)排隊(duì)pb、電動(dòng)汽車不充電排隊(duì)pc、普通汽車停車?yán)塾?jì)排隊(duì)pd；

C123充電單位價(jià)格及調(diào)整機(jī)制；充電單位價(jià)格由充電基礎(chǔ)費(fèi)率fare_if和充電浮動(dòng)費(fèi)率fare_iv組成，具體的計(jì)算為：

其中，fare_if為該充電站的固定費(fèi)率，fare_iv為該充電站的浮動(dòng)費(fèi)率，為所有充電站上一期總價(jià)格的均值，fare_i^(-1)為該充電站上一期的總價(jià)格；U為浮動(dòng)區(qū)間上限，L為浮動(dòng)區(qū)間下限，為某種車位/充電樁的占有率；

C124充電站效用；以充電站在仿真周期中的利潤(rùn)作為效用函數(shù)；

其中，E(i)為第i輛車停車時(shí)的充電電量，cost為商業(yè)電價(jià)；

C13汽車Agent參數(shù)設(shè)定；具體過(guò)程包括：

C131確定電動(dòng)汽車比例P_EC；按照以下方法確定具體電動(dòng)汽車比例P_EC，其余部分作為普通汽車參與仿真；

其中U_EC是電動(dòng)汽車最大比例，L_EC為0，C_g為傳統(tǒng)內(nèi)燃汽車的使用成本，C_e為電動(dòng)汽車的使用成本；U_EC參考當(dāng)年電動(dòng)汽車的占有率；

每個(gè)車輛個(gè)體的OD，按照OD占比進(jìn)行隨機(jī)分配；電動(dòng)汽車初始電量SOC(i)、車輛停車時(shí)長(zhǎng)PT(i)、車輛使用者時(shí)間價(jià)值TV(i)；

C132車輛停車效用函數(shù)U_car(i)；車輛的停車效用取停車總成本的負(fù)數(shù)：

其中，U_t為由于停車場(chǎng)或充電站飽和存在排隊(duì)的時(shí)間成本，若充電站或停車場(chǎng)存在空位，該項(xiàng)為0；U_chg為充電費(fèi)用，若車輛為普通汽車則該項(xiàng)為0；U_p為停車費(fèi)用，U_tr為轉(zhuǎn)移充電消耗的效用，包括考慮多花的步行時(shí)間在內(nèi)的總費(fèi)用，若車輛選擇排隊(duì)而不是轉(zhuǎn)移停車則該項(xiàng)為0；

C133路網(wǎng)基準(zhǔn)流量及車輛在不同時(shí)間內(nèi)的生成概率；根據(jù)一天時(shí)間內(nèi)不同的交通需求對(duì)最大生成流量根據(jù)不同時(shí)間進(jìn)行折減，按照函數(shù)估計(jì)一天內(nèi)各個(gè)時(shí)間段內(nèi)車輛生成的比例；

C2、具體仿真流程：

C21初始化路網(wǎng)Agent、停車場(chǎng)的充電站Agent、汽車Agent；按照C1中的方法設(shè)置三套Agent系統(tǒng)的參數(shù)；

C22生成停車/充電車輛；判斷系統(tǒng)中已生成的汽車數(shù)量，若未達(dá)到汽車生成比例，按照C13中的方法隨機(jī)生成車輛，車輛的OD按照C132的概率進(jìn)行隨機(jī)分配；

C23用戶決策過(guò)程；具體過(guò)程包括：

C231停車場(chǎng)選擇；判斷路網(wǎng)內(nèi)汽車的位置及狀態(tài)，判斷車輛是否到達(dá)目的停車場(chǎng)，若到達(dá)停車場(chǎng)則判斷停車場(chǎng)的排隊(duì)長(zhǎng)度，排隊(duì)長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)則轉(zhuǎn)移至其他停車場(chǎng)，否則選擇該停車場(chǎng)停車；若汽車還未到達(dá)目的停車場(chǎng)，則判斷車輛電量是否小于最小的閾值SOC_min，電量過(guò)低則尋找就近停車場(chǎng)停車，電量足夠則按照原路徑繼續(xù)行駛；

C232停車位選擇；汽車決定在停車時(shí)，判斷汽車電量是否超過(guò)上限電量SOC_max，汽車電量足夠則選擇普通停車位停車，否則還需判斷停車時(shí)間是否超過(guò)充電時(shí)間，若停車時(shí)間較長(zhǎng)則選擇慢速充電停車位，若停車時(shí)間短則選擇快速停車位；當(dāng)考慮充電價(jià)格浮動(dòng)區(qū)間變化和迭代法優(yōu)化價(jià)格時(shí)，車輛在到達(dá)停車場(chǎng)未發(fā)生排隊(duì)時(shí)，需要按照效用分析判斷是否需要轉(zhuǎn)換停車場(chǎng)；

C233每分鐘遍歷車輛狀態(tài)；若車輛遇到停車場(chǎng)充電排隊(duì)過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題，則選取目的地附近的3個(gè)停車場(chǎng)，通過(guò)車輛效用函數(shù)計(jì)算等待排隊(duì)和轉(zhuǎn)移至其他3個(gè)停車場(chǎng)的效用，選擇最優(yōu)效用結(jié)果；判斷從目前停車場(chǎng)轉(zhuǎn)移至其他停車場(chǎng)行駛的距離，采用Dijkstra算法計(jì)算得到；

C234每分鐘更新停車場(chǎng)狀態(tài)和道路狀態(tài)；若有車輛完成停車，停車場(chǎng)的效用將根據(jù)車輛繳費(fèi)和電價(jià)確定并增加容量；每分鐘還需根據(jù)車輛生成比例圖在路網(wǎng)上納入新的車輛，調(diào)整路網(wǎng)的平均行駛速度；

C235迭代結(jié)束；當(dāng)時(shí)間達(dá)到24小時(shí)后，即停止迭代，完成仿真；

C3、確定最適同均價(jià)無(wú)浮動(dòng)價(jià)格

采用考慮車輛價(jià)格轉(zhuǎn)移的MAS系統(tǒng)框架，設(shè)定0至兩倍均價(jià)P_o的仿真區(qū)間，設(shè)置仿真步長(zhǎng)，分別得到電動(dòng)汽車效用值與定價(jià)浮動(dòng)之間的關(guān)系圖、充電站效用與定價(jià)浮動(dòng)之間的關(guān)系圖，取電動(dòng)汽車效用值分段點(diǎn)頂端附近的充電價(jià)格區(qū)間范圍作為充電價(jià)格的上下限LU；

C4、優(yōu)化定價(jià)

C41優(yōu)化浮動(dòng)價(jià)格區(qū)間估計(jì)；采用考慮車輛價(jià)格轉(zhuǎn)移的MAS系統(tǒng)框架，設(shè)定0至兩倍均價(jià)P_o的仿真區(qū)間，以P_wid元為步長(zhǎng)進(jìn)行，分別得到電動(dòng)汽車效用值與定價(jià)浮動(dòng)之間的關(guān)系圖、充電站效用與定價(jià)浮動(dòng)之間的關(guān)系圖，取電動(dòng)汽車效用值分段點(diǎn)頂端附近的充電價(jià)格區(qū)間范圍作為充電價(jià)格的上下限LU；

C42迭代法優(yōu)化定價(jià)策略求解；固定均價(jià)仍為P_o，設(shè)定浮動(dòng)價(jià)格區(qū)間LU，將每次經(jīng)過(guò)模擬后的各個(gè)充電站的充電價(jià)格作為下次迭代的起點(diǎn)進(jìn)行模擬，設(shè)定每個(gè)停車場(chǎng)每次模擬的浮動(dòng)價(jià)格確定區(qū)間，按照總體浮動(dòng)區(qū)間上限或下限與本次迭代后的均價(jià)的差的絕對(duì)值的兩倍作為下次迭代該停車場(chǎng)的價(jià)格浮動(dòng)空間，迭代仿真直至迭代收斂，設(shè)定所有充電站前后迭代的充電價(jià)格之差不超過(guò)0.5元時(shí)即認(rèn)為迭代價(jià)格穩(wěn)定，即可得到停車場(chǎng)、迭代次數(shù)與充電價(jià)格之間的關(guān)系圖；從關(guān)系圖中選取經(jīng)過(guò)數(shù)次迭代后各個(gè)充電站穩(wěn)定的定價(jià)結(jié)果；

C5、優(yōu)化效果對(duì)比；對(duì)定價(jià)優(yōu)化前后的系統(tǒng)進(jìn)行比較評(píng)價(jià)；

評(píng)價(jià)內(nèi)容包括：

(1)效用值對(duì)比：電動(dòng)汽車效用值、所有車輛總效用值、充電站總效用值

(2)充電站使用情況：充電站使用率時(shí)間序列、充電排隊(duì)現(xiàn)象和電動(dòng)汽車轉(zhuǎn)移充電時(shí)間發(fā)生的累計(jì)頻數(shù)。