[發(fā)明專利]一種電動公交區(qū)域調(diào)度方法及其系統(tǒng)

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• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113947287A
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 巫威眺;林越;曾坤
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06;G06Q50/30;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 李君

本發(fā)明公開了一種電動公交區(qū)域調(diào)度方法，包括以下步驟：建立時(shí)間拓展網(wǎng)絡(luò)模型解釋純電動公交多車場調(diào)度問題；設(shè)定時(shí)間拓展網(wǎng)絡(luò)模型的節(jié)點(diǎn)和弧，并設(shè)定弧的成本；進(jìn)而建立考慮分時(shí)電價(jià)和能耗控制的雙目標(biāo)整數(shù)規(guī)劃模型；采用字典序優(yōu)化方法處理雙目標(biāo)整數(shù)規(guī)劃模型的雙目標(biāo)，將雙目標(biāo)問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)模型的第一目標(biāo)和第二目標(biāo)進(jìn)行求解；設(shè)計(jì)分支定價(jià)算法求解轉(zhuǎn)化后的單目標(biāo)模型的第一目標(biāo)；以第一目標(biāo)得到的最優(yōu)解作為第二目標(biāo)的初始解，通過商業(yè)求解器求解轉(zhuǎn)化后的單目標(biāo)模型的第二目標(biāo)，從而完成電動公交區(qū)域調(diào)度；本發(fā)明不僅可以降低成本，而且還可以降低電網(wǎng)負(fù)載峰值提高電網(wǎng)安全，同時(shí)算法具有良好的特性，具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電動公交區(qū)域調(diào)度技術(shù)的研究領(lǐng)域，特別涉及一種考慮分時(shí)電價(jià)和能耗控制的電動公交區(qū)域調(diào)度方法及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)

電動公交車具有良好的環(huán)境效益和社會效益，為未來的公共交通系統(tǒng)提供了巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＨ欢笠?guī)模采用電動公交車將面臨著巨大的障礙，不僅是運(yùn)行范圍有限和充電時(shí)間長，而且還有受限于電網(wǎng)的特點(diǎn)，即分時(shí)電價(jià)和峰值負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)。一方面，運(yùn)營成本在很大程度上依賴于分時(shí)電價(jià)和車輛調(diào)度。另一方面，由于車輛調(diào)度導(dǎo)致的充電需求不平衡，會帶來高峰負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)，對電網(wǎng)安全構(gòu)成潛在威脅。隨著電動公交車的普及，人們越來越需要對電動公交車的調(diào)度進(jìn)行細(xì)致的設(shè)計(jì)和管理，不僅可以降低系統(tǒng)成本，而且可以保證電網(wǎng)安全。

在純電動區(qū)域電動公交調(diào)度問題中，電動公交從不同車場出發(fā)，完成一系列車次并利用閑暇時(shí)間進(jìn)行充電，最終返回原車場。車輛執(zhí)行運(yùn)營計(jì)劃，包含了發(fā)車、收車、執(zhí)行車次、等待、空駛、充電這些過程。

在傳統(tǒng)的公交區(qū)域調(diào)度模型中，通常以總運(yùn)營費(fèi)用最小或車隊(duì)規(guī)模最小作為優(yōu)化目標(biāo)，其中總運(yùn)營費(fèi)用包含車輛使用成本、距離成本、等待時(shí)間成本以及燃料補(bǔ)充成本等。但在純電動公交區(qū)域調(diào)度問題中，不僅涉及到了公交企業(yè)的營運(yùn)問題，還涉及到電網(wǎng)的負(fù)載問題。當(dāng)電動公交接入電網(wǎng)后，城市用電量劇增，且由于日間充電時(shí)間與空間的不確定性，如果公交大規(guī)模集中充電，將加重電網(wǎng)負(fù)擔(dān)，影響設(shè)備安全性。然而，電網(wǎng)負(fù)載問題以及公交企業(yè)成本問題在某些層面上是相互沖突的，公交企業(yè)成本最優(yōu)，勢必有很多車輛集聚在低電價(jià)時(shí)期進(jìn)行充電，由此帶來電網(wǎng)負(fù)載峰值上升。電網(wǎng)負(fù)載峰值下降，勢必會將車輛充電需求平攤到各個(gè)時(shí)間段，一些車輛可能選擇在高電價(jià)時(shí)期進(jìn)行充電，由此為公交企業(yè)帶來額外的營運(yùn)成本。因此在純電動公交區(qū)域調(diào)度模型中，不僅需要考慮公交企業(yè)的運(yùn)營費(fèi)用問題，更應(yīng)該兼顧電網(wǎng)的負(fù)載峰值最低問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種考慮分時(shí)電價(jià)和能耗控制的電動公交區(qū)域調(diào)度方法，通過考慮不同時(shí)段的電價(jià)以及充電時(shí)的電網(wǎng)負(fù)載峰值，解決了在純電動公交區(qū)域調(diào)度模型中，不僅需要考慮公交企業(yè)的運(yùn)營費(fèi)用，更應(yīng)該兼顧電網(wǎng)的負(fù)載峰值最低的問題。

本發(fā)明的第一目的在于提供一種電動公交區(qū)域調(diào)度方法；

本發(fā)明的第二目的在于提供一種電動公交區(qū)域調(diào)度系統(tǒng)。

本發(fā)明的第一目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種電動公交區(qū)域調(diào)度方法，包括以下步驟：

建立時(shí)間拓展網(wǎng)絡(luò)模型，通過時(shí)間拓展網(wǎng)絡(luò)模型解釋純電動公交多車場調(diào)度問題；

設(shè)定時(shí)間拓展網(wǎng)絡(luò)模型的節(jié)點(diǎn)和弧，并設(shè)定弧的成本；

根據(jù)時(shí)間拓展網(wǎng)絡(luò)模型的節(jié)點(diǎn)和弧以及弧的成本，建立考慮分時(shí)電價(jià)和能耗控制的雙目標(biāo)整數(shù)規(guī)劃模型；

采用字典序優(yōu)化方法處理雙目標(biāo)整數(shù)規(guī)劃模型的雙目標(biāo)，所述雙目標(biāo)包括第一目標(biāo)問題和第二目標(biāo)問題，將雙目標(biāo)問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)模型的第一目標(biāo)和第二目標(biāo)進(jìn)行求解；

設(shè)計(jì)分支定價(jià)算法，通過該分支定價(jià)算法求解轉(zhuǎn)化后的單目標(biāo)模型的第一目標(biāo)；