CN105046572B - 电动汽车峰谷分时电价信息生成方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电动汽车峰谷分时电价信息生成方法及装置，所述的电动汽车峰谷分时电价信息生成方法包括：获取电动汽车谷时段电价折扣率的促销起始点k₁和促销饱和点k₂；根据所述k₁及k₂建立充电需求响应模型：获取电动汽车i每次充电需求Q_ci及电动汽车i的充电周期Cy_i，根据所述Q_ci及Cy_i建立充电需求测算模型；根据所述充电需求响应模型计算谷时段充电量Q_V的最大值，构建峰谷分时电价优化模型；根据所述峰谷分时电价优化模型及所述限制条件计算所述峰时段电价P_H、平时段电价P_O、谷时段电价P_V及所述谷时段电价折扣率k_V。本发明既能够引导用户转移充电量，同时还能够避免给供电公司带来售电收入的损失。

Description

电动汽车峰谷分时电价信息生成方法及装置

技术领域

本发明是关于电动汽车入网环境下峰谷分时电价优化技术，特别是关于一种电动汽车峰谷分时电价信息生成方法及装置。

背景技术

近些年，我国很多地区(特别是中东地区)常常出现大范围的雾霾天气，空气污染问题严重威胁着人民的身体健康和生活质量，治理空气污染已成为首要解决的问题。在众多空气污染源中，机动车被人们普遍认为是对空气污染的主要污染源，为此推广电动汽车也成为各大城市治理空气污染的首选策略，并配套出台了一系列的鼓励措施，其中峰谷分时电价就是其中之一。

在我国特别是二三线城市，电动汽车的发展目前只是处于导入阶段，而且绝大多数地区仍没有执行峰谷分时电价政策，对于这些地区来说，峰谷分时电价的研究应在电动汽车小规模入网条件下展开。电动汽车对于整个市场来说是一种新兴产品，在导入阶段只有小部分人愿意冒险尝试，对于这些人来说，谷时段较低充电电价可能在一定程度上降低他们进入市场的风险，但这并不意味着电价越低，他们感知到的价值就越高。如何引导用户转移充电量，同时避免给供电公司带来售电收入的损失，已成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种电动汽车峰谷分时电价信息生成方法及装置，以引导用户转移充电量，同时还能够避免给供电公司带来售电收入的损失。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种电动汽车峰谷分时电价信息生成方法，所述的电动汽车峰谷分时电价信息生成方法包括：

获取电动汽车谷时段电价折扣率的促销起始点k₁和促销饱和点k₂；

根据所述k₁及k₂建立充电需求响应模型：

其中，Q_V为谷时段充电量，k_V为谷时段电价折扣率，a₁、b₁、c₁、a₂、b₂、c₂均为函数系数；

获取电动汽车i每次充电需求Q_ci及电动汽车i的充电周期Cy_i，根据所述Q_ci及Cy_i建立充电需求测算模型：

其中，Q_b为平均每天所有电动汽车的总充电需求，T_E为一预定段时间，n为电动汽车的总量；

根据所述充电需求响应模型计算谷时段充电量Q_V的最大值R₃，构建峰谷分时电价优化模型：R₃＝maxQ_v，所述峰谷分时电价优化模型满足如下限制条件：

其中，R_s表示供电公司针对电动汽车用户实行峰谷分时电价后的售电收入，R_sb表示实施峰谷分时电价前的售电收入，P_H、P_O和P_V分别表示峰时段、平时段和谷时段的电价，Q_H、Q_O和Q_V分别代表峰时段、平时段和谷时段电动汽车的充电量，P_b代表执行峰谷分时电价前的售电电价，P_Hlim表示峰时段的电价价格上限，a₃、b₃、c₃均为函数系数；

根据所述峰谷分时电价优化模型及所述限制条件计算所述峰时段电价P_H、平时段电价P_O、谷时段电价P_V及所述谷时段电价折扣率k_V。

在一实施例中，所述的电动汽车峰谷分时电价信息生成方法还包括：

获取谷时段开始时刻T_V0、谷时段结束时刻T_VE及商品日负荷谷时段的开始时刻T_LβR；

根据所述T_V0、T_VE及T_LβR建立峰谷分时电价时段划分模型：

其中，R₁为用于避免由于谷时段低电价而导致售电利润减少的峰谷分时电价时段划分的目标函数，R₂为用于考虑用户的生活习惯将谷时段安排在零点之前的峰谷分时电价时段划分的目标函数。

在一实施例中，所述峰谷分时电价时段划分模型满足如下条件：

其中，Q_i表示电动汽车i的电池容量，P_i表示电动汽车i的充电电池的充电功率，

T_H10表示每天中电价高峰的第一个时段开始时刻，T_H1E表示每天中电价高峰的第一个时段结束时刻，T_H20表示每天中电价高峰的第二个时段开始时刻，T_H2E表示每天中电价高峰的第二个时段结束时刻，T_HL10为第一个负荷高峰时段的开始时刻，T_HL1E为第一个负荷高峰时段的结束时刻，T_HL20为第二个负荷高峰时段的开始时刻，T_HL2E为第二个负荷高峰时段的结束时刻。

在一实施例中，所述的电动汽车峰谷分时电价信息生成方法还包括：根据所述峰谷分时电价时段划分模型计算电价高峰时段开始时刻、电价高峰时段结束时刻、电价谷时段开始时刻、电价谷时段结束时刻、电价平时段开始时刻及电价平时段结束时刻。

在一实施例中，获取电动汽车i每次充电需求Q_ci及出电动汽车i的充电周期Cy_i，根据所述Q_ci及Cy_i建立充电需求测算模型，包括：

根据所述电动汽车i每天出行距离Str_i及所述电动汽车i平均每行驶1公里的耗电量Atr_i计算所述电动汽车i平均每天行驶的耗电量Qtr_i＝Str_iAtr_i；

根据所述电动汽车i的电池警戒电量及所述电动汽车i的电池容量Q_i计算所述电动汽车i的每次充电需求Q_ci＝(1-r_i)Q_i；r_i为电动汽车i的电池的警戒电量；

根据所述Qtri及Q_ci计算电动汽车i的充电周期

根据所述Q_ci及Cy_i计算所述电动汽车i在T_E时间内的充电需求Q_Ei＝Q_ci(T_E/Cy_i)；

根据所述Q_Ei＝Q_ci(T_E/Cy_i)建立充电需求测算模型计算平均每天所有电动汽车的总充电需求Q_b。

为了实现上述目的，本发明实施例还提供一种电动汽车峰谷分时电价信息生成装置，所述的电动汽车峰谷分时电价信息生成装置包括：

促销信息获取单元，用于获取电动汽车谷时段电价折扣率的促销起始点k₁和促销饱和点k₂；

充电需求响应模型创建单元，用于根据所述k₁及k₂建立充电需求响应模型：

Q_V为谷时段充电量，k_V为谷时段电价折扣率，a₁、b₁、c₁、a₂、b₂、c₂为函数系数；

充电需求测算模型创建单元，用于获取电动汽车i每次充电需求Q_ci及电动汽车i的充电周期Cy_i，根据所述Q_ci及Cy_i建立充电需求测算模型：

其中，Q_b为平均每天所有电动汽车的总充电需求，T_E为一预定段时间，n为电动汽车的总量；

峰谷分时电价优化模型创建单元，用于根据所述充电需求响应模型计算谷时段充电量Q_V的最大值R₃，构建峰谷分时电价优化模型：R₃＝maxQ_v，所述峰谷分时电价优化模型满足如下限制条件：

其中，R_s表示供电公司针对电动汽车用户实行峰谷分时电价后的售电收入，R_sb表示实施峰谷分时电价前的售电收入，P_H、P_O和P_V分别表示峰时段、平时段和谷时段的电价，Q_H、Q_O和Q_V分别代表峰时段、平时段和谷时段电动汽车的充电量，P_b代表执行峰谷分时电价前的售电电价，P_Hlim表示峰时段的电价价格上限、a₃、b₃、c₃均为函数系数；

电价计算单元，用于根据所述峰谷分时电价优化模型及所述限制条件计算所述峰时段电价P_H、平时段电价P_O、谷时段电价P_V及所述谷时段电价折扣率k_V。

在一实施例中，所述的电动汽车峰谷分时电价信息生成装置还包括：

时刻信息获取单元，用于获取谷时段开始时刻T_V0、谷时段结束时刻T_VE及商品日负荷谷时段的开始时刻T_LβR；

电价时段模型创建单元，用于根据T_V0、T_VE及T_LβR建立峰谷分时电价时段划分模型：

其中，R₁为用于避免由于谷时段低电价而导致售电利润减少的峰谷分时电价时段划分的目标函数，R₂为用于考虑用户的生活习惯将谷时段安排在零点之前的峰谷分时电价时段划分的目标函数。

在一实施例中，所述峰谷分时电价时段划分模型满足如下条件：

其中，Q_i表示电动汽车i的电池容量，P_i表示电动汽车i的充电电池的充电功率，

T_H10表示每天中电价高峰的第一个时段开始时刻，T_H1E表示每天中电价高峰的第一个时段结束时刻，T_H20表示每天中电价高峰的第二个时段开始时刻，T_H2E表示每天中电价高峰的第二个时段结束时刻，T_HL10为第一个负荷高峰时段的开始时刻，T_HL1E为第一个负荷高峰时段的结束时刻，T_HL20为第二个负荷高峰时段的开始时刻，T_HL2E为第二个负荷高峰时段的结束时刻。

在一实施例中，所述的电动汽车峰谷分时电价信息生成装置还包括：电价时刻计算单元，用于根据所述峰谷分时电价时段划分模型电价高峰时段开始时刻、电价高峰时段结束时刻、电价谷时段开始时刻、电价谷时段结束时刻、电价平时段开始时刻及电价平时段结束时刻。

在一实施例中，所述的充电需求测算模型创建单元包括：

日耗电量计算模块，用于根据所述电动汽车i每天出行距离Str_i及所述电动汽车i平均每行驶1公里的耗电量Atr_i计算所述电动汽车i平均每天行驶的耗电量Qtr_i＝Str_iAtr_i；

充电需求计算模块，用于根据所述电动汽车i的电池警戒电量及所述电动汽车i的电池容量计算所述电动汽车i的每次充电需求Q_ci＝(1-r_i)Q_i；r_i为电动汽车i的电池的警戒电量；

充电周期计算模块，用于根据所述Qtri及Q_ci计算电动汽车i的充电周期

总充电需求计算模块，用于根据所述Q_ci及Cy_i计算所述电动汽车i在T_E时间内的充电需求Q_Ei＝Q_ci(T_E/Cy_i)；

充电需求测算模型创建模块，用于根据所述Q_Ei＝Q_ci(T_E/Cy_i)建立所述充电需求测算模型，计算平均每天所有电动汽车的总充电需求Q_b。

本发明实施例的有益效果在于，通过本发明，可以计算所述峰时段电价P_H、平时段电价P_O、谷时段电价P_V及所述谷时段电价折扣率k_V。还可以计算电价高峰时段开始时刻、电价高峰时段结束时刻、电价谷时段开始时刻、电价谷时段结束时刻、电价平时段开始时刻及电价平时段结束时刻。既能够引导用户转移充电量，同时还能够避免给供电公司带来售电收入的损失。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的电动汽车的促销起始点和促销饱和点示意图；

图2为本发明实施例的电动汽车充电意愿与谷电价折扣率示意图；

图3为本发明实施例的电动汽车峰谷分时电价信息生成方法流程图；

图4为本发明实施例中图3的S303方法流程图；

图5为本发明实施例中高峰时段的负荷划分示意图；

图6为本发明实施例中出行高峰和负荷高峰划分示意图；

图7为本发明实施例中消费者购买意愿与折扣幅度关系图；

图8为本发明实施例中典型日负荷曲线示意图；

图9为本发明实施例的电动汽车峰谷分时电价信息生成装置结构框图；

图10为本发明实施例中充电需求测算模型创建单元902的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的电动汽车峰谷分时电价信息生成方法及装置是基于峰谷分时电价的用户感知价值理论，下面首先介绍用户感知价值的相关理论。

根据Gupta和Marshall的研究结果显示，消费者的购买意愿通常与价格折扣呈现出一种S形曲线的变化规律，如图1所示。图1中，K₁被称为折扣起始点，意味着只有价格折扣超过该折扣起始点，消费者的购买意愿会显著增加，且增加速度要大于折扣增加速度，而K₂则被称为折扣饱和点，当折扣超过此折扣饱和点，消费者的购买意愿不会显著增加，甚至可能减小，折扣促销效果降低。在K'₁和K'₂期间，虽然也可能出现购买意愿增速大于价格折扣增速的情况，但如果要达到K'₂所要的效果，还需投入△AD'的价格折扣，而消费者的购买意愿却只能增加△PI'，投入产出效果与△AD和△PI相比较差，因此最佳的价格折扣应该位于K₁和K₂期间。

促销起始点和饱和点的存在主要源于用户的感知折扣价值，如下式所示：

感知折扣价值＝(感知原价-感知现价)/感知原价＝1-感知现价/感知原价(1)

根据Gupta和Marshall的研究结果可知，商品折扣幅度越高，用户感知到的商品原价就越低，因此用户感知到的折扣价值就越低，购买意愿则越小。对于电动汽车用户来说，电力也具有普通商品的性质，因此对他们来说，峰谷分时电价也存在着促销起始点和促销饱和点。只有当谷电价的折扣幅度超过促销起始点，大规模充电转移才有可能发生，当谷电价的折扣幅度超过促销饱和点，由于用户感知促销价值降低的影响，更大规模的充电转移现象不会发生。因此供电公司在制定谷时段电价折扣率时要充分考虑用户感知促销价值的变化规律。同时，由于电力商品不同于普通商品那样可随意购买存储，受电池容量的限制，即使供电公司将谷时段电价增加折扣幅度，再次出现类似于图1中K'₂所示购买高峰的可能性非常小，据此修正可得到电动汽车用户充电意愿与谷时段电价折扣率的关系，如图2所示。图2中K₁和K₂是谷电价折扣的起始点和饱和点。

基于上述用户感知价值的相关理论，如图3所示，本发明实施例提供一种电动汽车峰谷分时电价信息生成方法，所述的电动汽车峰谷分时电价信息生成方法包括：

S301：获取电动汽车谷时段电价折扣率的促销起始点k₁和促销饱和点k₂；

S302：根据所述k₁及k₂建立充电需求响应模型：

其中，Q_V为谷时段充电量，k_V为谷时段电价折扣率，a₁、b₁、c₁、a₂、b₂、c₂均为函数系数；

S303：获取电动汽车i每次充电需求Q_ci及电动汽车i的充电周期Cy_i，根据所述Q_ci及Cy_i建立充电需求测算模型：

其中，Q_b为平均每天所有电动汽车的总充电需求，T_E为一预定段时间，n为电动汽车的总量；

S304：根据所述充电需求响应模型计算谷时段充电量Q_V的最大值R₃，构建峰谷分时电价优化模型：R₃＝maxQ_v，所述峰谷分时电价优化模型满足如下限制条件：

R_s≥R_sb

R_s＝P_HQ_H+P_OQ_O+P_VQ_V

Q_H＝a₃+b₃P_H+c₃P_H ²

R_sb＝P_bQ_b

Q_b＝Q_H+Q_O+Q_V

P_o＝P_b

P_H≤P_Hlim

Q_V≥Q_O≥Q_H

其中，R_s表示供电公司针对电动汽车用户实行峰谷分时电价后的售电收入，R_sb表示实施峰谷分时电价前的售电收入，P_H、P_O和P_V分别表示峰时段、平时段和谷时段的电价，Q_H、Q_O和Q_V分别代表峰时段、平时段和谷时段电动汽车的充电量，P_b代表执行峰谷分时电价前的售电电价，P_Hlim表示峰时段的电价价格上限；a₃、b₃、c₃为函数系数，可以根据具体情况设置；

S305：根据所述峰谷分时电价优化模型及所述限制条件计算所述峰时段电价P_H、平时段电价P_O、谷时段电价P_V及所述谷时段电价折扣率k_V。

根据图3所示的流程可知，本发明首先借鉴用户感知价值的相关理论获得了谷时段折扣电价促销起始点和饱和点，并构建了充电电价折扣率对电动汽车用户谷时段充电电量的影响函数关系(充电需求响应模型)。然后基于电动汽车用户行驶习惯，根据每次充电需求Q_ci及电动汽车i的充电周期Cy_i创建了充电需求测算模型。接着依据电动汽车用户的充电行为规律构建了峰谷分时电价时段划分模型。最后在考虑用户充电响应规律的基础上构建了峰谷分时电价优化模型，计算所述峰时段电价P_H、平时段电价P_O、谷时段电价P_V及所述谷时段电价折扣率k_V。通过本发明的上述电动汽车峰谷分时电价信息生成方法，既能够引导用户转移充电量，同时还能够避免给供电公司带来售电收入的损失。

S302具体实施时，只有谷电价折扣率在K₁和K₂区间之内，供电公司执行峰谷分时电价，降低谷时段电价激励电动汽车用户充电的成本才能带来更多效益。故本发明根据所述k₁及k₂建立如下的充电需求响应模型：

其中，函数系数a₁、b₁、c₁、a₂、b₂、c₂为常数，可以根据具体情况设置。

如图4所示，在一实施例中，S303具体包括如下步骤：

S401：根据所述电动汽车i每天出行距离Str_i及所述电动汽车i平均每行驶1公里的耗电量Atr_i计算所述电动汽车i平均每天行驶的耗电量：

Qtr_i＝Str_iAtr_i。

假设电动汽车i每天出行距离Str_i，平均每行驶1公里耗电Atr_i，就可以计算出平均每天行使耗电量Qtr_i。

S402：根据所述电动汽车i的电池警戒电量及所述电动汽车i的电池容量计算所述电动汽车i的每次充电需求Q_ci＝(1-r_i)Q_i。

一般情况下，电动汽车的电池应该有个警戒电量r_i，即当电池电量低于警戒水平，电池就会提示车主进行充电，因此，结合电动汽车i的电池容量Q_i，可以计算得到电动汽车i每次充电需求的期望值Q_ci。

S403：根据所述Qtri及Q_ci计算电动汽车i的充电周期

S404：根据所述Q_ci及Cy_i计算所述电动汽车i的总充电需求Q_Ei＝Q_ci(T_E/Cy_i)，该总充电需求Q_Ei为在未来可预见的一段时间T_E内，电动汽车i的总充电需求。

S405：根据所述Q_Ei＝Q_ci(T_E/Cy_i)建立充电需求测算模型，计算平均每天所有电动汽车的总充电需求Q_b：

供电公司对电动汽车用户执行峰谷分时电价的目的是转移峰时段用户充电负荷，增加低谷时段用户的充电负荷，因此峰谷分时电价决策的首要目标最大化谷时段充电量，即S304中的根据所述充电需求响应模型计算谷时段充电量Q_V的最大值R₃，构建峰谷分时电价优化模型：R₃＝maxQ_v。该峰谷分时电价优化模型满足如下约束条件：

1)供电公司实施峰谷分时电价的售电收入不能下降，即

R_s≥R_sb

上式中，R_s表示供电公司针对电动汽车用户实行峰谷分时电价后的售电收入，可通过下式进行计算：

R_s＝P_HQ_H+P_OQ_O+P_VQ_V

上式中，P_H，P_O及P_V分别代表峰时段电价、平时段电价及谷时段的电价，Q_H，Q_O及Q_V分别代表峰时段、平时段及谷时段电动汽车的充电量。上式中，Q_H和P_H之间的关系为：

Q_H＝a₃+b₃P_H+c₃P_H ²

R_sb表示实施峰谷分时电价前的售电收入，可通过下式进行表示：

R_sb＝P_bQ_b

上式中，P_b表示实施峰谷分时电价前的售电电价，Q_b表示实施峰谷分时电价前电动汽车的充电需求。

2)短期内，峰谷分时电价方案的执行不会引起较大幅度的充电需求变化，只会导致充电时刻的转移，因此Q_b应该满足：

Q_b＝Q_H+Q_O+Q_v

3)通常情况下，峰谷分时电价方案下平时段电价与执行峰谷分时电价前的售电电价相同，因此P_b应该满足：

P_o＝P_b(20)

4)对于高峰时段电价，考虑到用户的接受水平，通常存在一个价格上限，即：

P_H≤P_Hlim

上述中，P_Hlim为价格上限。

5)从电动汽车的用户来看，由于谷时段充电电价比平时段和高峰时段的充电电价要低，而平时段的充电电价又比高峰时段的充电电价低，在理论上谷时段的充电量比平时段要高，平时段又比高峰要高，因此Q_V、Q_V及Q_V之间满足：

Q_V≥Q_O≥Q_H

除了上述(1)-(5)的约束条件，该峰谷分时电价优化模型还要以充电需求响应模型：

作为约束条件。

该峰谷分时电价优化模型为一个双目标非线性规划模型，对于此类复杂的优化模型，可通过LINGO软件进行编程计算。LINGO软件是一种专门用于求解数学规划问题的软件包，包含了一种建模语言和大量的常用函数，可供使用者在建立数学规划问题的模型时调用，主要用于求解线性规划、非线性规划、二次规划、动态规划和整数规划等问题。

根据上述的峰谷分时电价优化模型及上述的约束条件，可以计算所述峰时段电价P_H、平时段电价P_O、谷时段电价P_V及所述谷时段电价折扣率k_V。

在一实施例中，图3所示的电动汽车峰谷分时电价信息生成方法还包括：

获取谷时段开始时刻T_V0、谷时段结束时刻T_VE及商品日负荷谷时段的开始时刻T_LBR，根据所述T_V0、T_VE及T_LBR建立峰谷分时电价时段划分模型：

R₁＝min(24-T_V0+T_VE)

R₂＝min|T_V0-T_LβR|。

上述R₁及R₂为目标峰谷分时电价时段划分目标函数，为避免由于谷时段低电价而导致售电利润减少的情况，供电公司应该尽可能缩短谷时段的长度，因此，创建了峰谷分时电价时段划分的目标函数R₁。

同时，考虑到用户的生活习惯，谷时段应该尽量安排在零点之前，假设认为当负荷低于平均负荷β(％)可认为负荷处于低峰负荷，如图5所示。因此，创建了峰谷分时电价时段划分的目标函数R₂。

一般情况下，家用电动汽车每天有两个出行高峰，如图6中的第一出行高峰时段[T_HG10,T_HG1E]和第一出行高峰时段[T_HG20,T_HG2E]，同时每天的日负荷也有两个高峰时段，如图6中的第一个负荷高峰时段[T_HL10,T_HL1E]和第二个负荷高峰时段[T_HL20,T_HL2E]，因此对电动汽车谷时段的应该处于夜间，在划分峰谷时段时应该满足以下几个约束条件：

1)谷时段的划分应该避免出现在出行高峰和负荷高峰中，一般夜间用电负荷最小，同时由于电动汽车要求连续充电时间较长，应将谷时段安排在夜间，因此有：

T_HL2E≤T_V0≤24

0≤T_VE≤T_H10

式中T_V0表示故时段开始时刻，T_VE表示谷时段结束时刻，T_H10表示每天中电价高峰的第一个时段开始时刻，T_HL2E为第二个负荷高峰时段的结束时刻。

2)同时，为保证电动汽车在谷时段充电需求得到最大满足，应该有：

上式中，n为电动汽车总量，Q_i表示电动汽车用户i的电池容量，P_i表示用户i电动汽车充电电池的充电功率。

3)由于对电动汽车执行峰谷分时电价的根本目的是避免高峰拥堵，因此，峰时段的划分应该与负荷高峰时段一致，即：

上式中，T_H10表示每天中电价高峰的第一个时段开始时刻，T_H1E表示每天中电价高峰的第一个时段结束时刻，T_H20表示每天中电价高峰的第二个时段开始时刻，T_H2E表示每天中电价高峰的第二个时段结束时刻，T_HL10为第一个负荷高峰时段的开始时刻，T_HL1E为第一个负荷高峰时段的结束时刻，T_HL20为第二个负荷高峰时段的开始时刻，T_HL2E为第二个负荷高峰时段的结束时刻。

关于负荷高峰时段可采取以下方式获取：假设一天的平均负荷为L_A，当负荷与平均负荷相比差超过平均负荷与最高负荷差的α(％)，即可认为负荷成为高峰负荷，用L＝L_A+α(maxL_T-L_A)的直线截日负荷曲线{L_T,T＝1,2,…,24}，如图5所示，曲线高于L＝L_A+α(maxL_T-L_A)所对应的时刻区间即可认为是高峰时段。当负荷与平均负荷相比低于平均负荷与最低负荷差的β(％)，即可认为负荷成为低峰负荷，用L＝L_A-β(L_A-minL_T)的直线截日负荷曲线{L_T,T＝1,2,…,24}，如图5所示，曲线低于L＝L_A-β(L_A-minL_T)所对应的时刻区间即可认为是低峰时段。

根据所述峰谷分时电价时段划分模型，结合上述的约束条件1)-3)，可以计算电价高峰时段开始时刻、电价高峰时段结束时刻、电价谷时段开始时刻、电价谷时段结束时刻、电价平时段开始时刻及电价平时段结束时刻。

下面结合具体的实例说明本发明如何计算电价高峰时段开始时刻、电价高峰时段结束时刻、电价谷时段开始时刻、电价谷时段结束时刻、电价平时段开始时刻、电价平时段结束时刻、峰时段电价、平时段电价、谷时段电价及所述谷时段电价折扣率。

1参数估算

(1)电动汽车平均日充电需求

调查结果显示，未来2年内，冀北地区的电动汽车潜在需求约为13万辆左右，考虑到目前市面上电动汽车种类少，且售价较高以及充电设施不完善，预计其中有10％左右的需求能转换成实际需求，即电动汽车需求约为1.3万辆。考虑消费者的需求和2年内市场可推广性，假设市面上的电动车以特斯拉ModelS，比亚迪E6和北汽E150EV为主，分别标为类型1，2，3，且三者所占有份额相同，分别为0.43万辆。三者的电池容量分别为60KW·h、57KW·h和25KW·h，平均续航里程为300公里、300公里和200公里，则平均每行驶1公里耗电0.2KW·h、0.19KW·h和0.128KW·h。假设电池充电提醒的警戒线为20％，据此可计算出特斯拉ModelS，比亚迪E6和北汽E150EV每次充电量分别为48KW·h、45.6KW·h和20KW·h。由于调查显示该地区汽车的平均每日行程距离约为51公里，由此可以估算出三种电动汽车的平均充电周期分别为4.7天、3.6天和3.0天。同时，可估算出平均每天电动汽车的充电需求为11.58万KW·h。

(2)促销起始点和促销饱和点

为获得模型计算的相关参数，本发明以冀北地区的电动汽车潜在用户为调查对象进行了深入调查。针对消费者对折扣幅度认知，本发明设计了一项关于“您认为商家打出的优惠幅度在什么水平就算很吸引人”的调查，调查结果如图7所示。当折扣幅度达到9折，有9.94％的被调查者认为很吸引人，此后，随着折扣幅度的增加，累积认为吸引人的调查人数比例迅速增长，当超过6-7折的时候，累积人数比例增长幅变小，结合图2给出的谷时段电价折扣起始点和促销点的描述，据此可估算谷时段电价折扣幅度的起始点应该为9折，也即比现行电价低10％，饱和点在6-7折之间，为便于后文计算，定为6.5折，也就是比现行电价低35％。

谷电价与谷时段充电量的函数系数a₁＝-5.78，b₁＝77.64，c₁＝-85.2；a₂＝0.56，b₂＝28.92，c₂＝-18.8。

(3)其他参数

目前市面上普遍推广ModelS、E6和EV150推广的家用充电桩充电功率分别为20KW、10KW和7KW，完全充电分别需要3小时、5.7小时和2.5小时。根据研究获知，一般7：00-9：00和晚17：00-19：00为电动汽车出行高峰时段。假设高峰电价不能超过现行电价的50％。冀北地区现行的居民生活电价是0.4862元/KWh。

2结果分析

(1)峰谷时段划分

选取该地区某日典型负荷曲线为例，如图8所示，如果平均最高负荷为123.7MW，平均负荷为114.85MW，假设认为负荷比平均负荷高50％的高峰与平均负荷差就认为是高峰负荷，负荷必平均负荷低50％的平均负荷与低峰负荷差认为是低峰负荷，用这两条负荷水平线去截典型日负荷曲线获得高峰时段处于10：00-11：00和18：00-21：00期间。将参数代入文章所构建的峰谷时段划分模型中获得最优谷时段时间段为24：00-5：00，其余时间段6：00-9：00，12：00-17：00和22：00-23：00时为平时段。

(2)峰谷分时电价设计

将前面预估的参数代入本文所构建的优化模型，运用LINGO软件编程得到最优的峰谷分时电价方案是：峰平谷时段电价分别为0.8059元/KWh，0.4862元/KWh和0.3762元/KWh。电动汽车用户选择在峰、平、谷时段充电的电量是7.42万KWh，2.08万KWh和2.08万KWh。谷时段电价较平时段电价折扣22.61％。供电公司实施峰谷分时电价后对电动汽车用户的售电收入是7.77万元，较实施之前的售电收入增加38.06％。

本发明实施例的电动汽车峰谷分时电价信息生成方法从用户感知折扣价值的角度研究了电动汽车峰谷分时充电电价的优化问题，通过研究发现以下几个结论：

(1)尽管执行峰谷分时电价可以激励电动汽车用户在低谷时段进行充电，但这并不意味着谷时段电价的折扣幅度越高，用户感知到的折扣价值就越高，电动汽车用户充电量对谷电价折扣幅度存在着促销起始点和促销饱和点，只有当谷电价折扣幅度位于这两点期间，电动汽车用户充电量才会出现大规模转移现象。

(2)供电公司要避免实施峰谷分时电价后利益受损，必须充分认识谷电价折扣促销的起始点和饱和点的意义，只要将谷电价的折扣幅度设置在促销起始点和促销饱和点之间，才能达到既能引导电动汽车用户最大限度在谷时段充电，又能实现利润增长的目的。

(3)由于谷时段的时段划分正式电动汽车用户夜间的休息时间，用户可能因为时间成本而放弃充电转移行为。为避免出现这种情况，供电公司在充电桩安装上应尽量安装智能充电设施，可供用户选择充电时间，由此消除用户的时间选择顾虑，真正让峰谷分时电价作用体现出来。

通过本发明的电动汽车峰谷分时电价信息生成方法，可以计算所述峰时段电价P_H、平时段电价P_O、谷时段电价P_V及所述谷时段电价折扣率k_V。还可以计算电价高峰时段开始时刻、电价高峰时段结束时刻、电价谷时段开始时刻、电价谷时段结束时刻、电价平时段开始时刻及电价平时段结束时刻。既能够引导用户转移充电量，同时还能够避免给供电公司带来售电收入的损失。

如图9所示，本发明实施例还提供一种电动汽车峰谷分时电价信息生成装置，所述的电动汽车峰谷分时电价信息生成装置包括：促销信息获取单元901，充电需求响应模型创建单元902，充电需求测算模型创建单元903，峰谷分时电价优化模型创建单元904及电价计算单元905。

促销信息获取单元901用于获取电动汽车谷时段电价折扣率的促销起始点k₁和促销饱和点k₂；

充电需求响应模型创建单元902用于根据所述k₁及k₂建立充电需求响应模型：

Q_V为谷时段充电量，k_V为谷时段电价折扣率，a₁、b₁、c₁、a₂、b₂、c₂为函数系数；

充电需求测算模型创建单元903，用于获取电动汽车i每次充电需求Q_ci及电动汽车i的充电周期Cy_i，根据所述Q_ci及Cy_i建立充电需求测算模型：

其中，Q_b为平均每天所有电动汽车的总充电需求，T_E为一预定段时间，n为电动汽车的总量；

峰谷分时电价优化模型创建单元904，用于根据所述充电需求响应模型计算谷时段充电量Q_V的最大值R₃，构建峰谷分时电价优化模型：R₃＝maxQ_v，所述峰谷分时电价优化模型满足如下限制条件：

其中，R_s表示供电公司针对电动汽车用户实行峰谷分时电价后的售电收入，R_sb表示实施峰谷分时电价前的售电收入，P_H、P_O和P_V分别表示峰时段、平时段和谷时段的电价，Q_H、Q_O和Q_V分别代表峰时段、平时段和谷时段电动汽车的充电量，P_b代表执行峰谷分时电价前的售电电价，P_Hlim表示峰时段的电价价格上限，a₃、b₃、c₃为函数系数；

电价计算单元905，用于根据所述峰谷分时电价优化模型及所述限制条件计算所述峰时段电价P_H、平时段电价P_O、谷时段电价P_V及所述谷时段电价折扣率k_V。

在一实施例中，所述的电动汽车峰谷分时电价信息生成装置还包括：

时刻信息获取单元，用于获取谷时段开始时刻T_V0、谷时段结束时刻T_VE及商品日负荷谷时段的开始时刻T_LβR；

电价时段模型创建单元，用于根据T_V0、T_VE及T_LβR建立峰谷分时电价时段划分模型：

其中，R₁为用于避免由于谷时段低电价而导致售电利润减少的峰谷分时电价时段划分的目标函数，R₂为用于考虑用户的生活习惯将谷时段安排在零点之前的峰谷分时电价时段划分的目标函数。

在一实施例中，所述峰谷分时电价时段划分模型满足如下条件：

其中，Q_i表示电动汽车i的电池容量，P_i表示电动汽车i的充电电池的充电功率，

T_H10表示每天中电价高峰的第一个时段开始时刻，T_H1E表示每天中电价高峰的第一个时段结束时刻，T_H20表示每天中电价高峰的第二个时段开始时刻，T_H2E表示每天中电价高峰的第二个时段结束时刻，T_HL10为第一个负荷高峰时段的开始时刻，T_HL1E为第一个负荷高峰时段的结束时刻，T_HL20为第二个负荷高峰时段的开始时刻，T_HL2E为第二个负荷高峰时段的结束时刻。

在一实施例中，所述的电动汽车峰谷分时电价信息生成装置还包括：电价时刻计算单元，用于根据所述峰谷分时电价时段划分模型电价高峰时段开始时刻、电价高峰时段结束时刻、电价谷时段开始时刻、电价谷时段结束时刻、电价平时段开始时刻及电价平时段结束时刻。

在一实施例中，所述的充电需求测算模型创建单元902包括：日耗电量计算模块1001，充电需求计算模块1002，充电周期计算模块1003、总充电需求计算模块1004及充电需求测算模型创建模块1005，如图10所示。

日耗电量计算模块1001用于根据所述电动汽车i每天出行距离Str_i及所述电动汽车i平均每行驶1公里的耗电量Atr_i计算所述电动汽车i平均每天行驶的耗电量Qtr_i＝Str_iAtr_i；

充电需求计算模块1002用于根据所述电动汽车i的电池警戒电量及所述电动汽车i的电池容量计算所述电动汽车i的每次充电需求Q_ci＝(1-r_i)Q_i；r_i为电动汽车的电池的警戒电量；

充电周期计算模块1003用于根据所述Qtri及Q_ci计算电动汽车i的充电周期

总充电需求计算模块1004用于根据所述Q_ci及Cy_i计算所述电动汽车i在T_E时间内的充电需求Q_Ei＝Q_ci(T_E/Cy_i)；

充电需求测算模型创建模块1005用于根据所述Q_Ei＝Q_ci(T_E/Cy_i)建立所述充电需求测算模型，计算平均每天所有电动汽车的总充电需求Q_b。

本发明实施例提供的电动汽车峰谷分时电价信息生成装置的具体实现方式及实例可以参见上述图1至图8所示的方法实施例，此处不再赘述。

本发明实施例的有益效果在于，通过本发明，可以计算所述峰时段电价P_H、平时段电价P_O、谷时段电价P_V及所述谷时段电价折扣率k_V。还可以计算电价高峰时段开始时刻、电价高峰时段结束时刻、电价谷时段开始时刻、电价谷时段结束时刻、电价平时段开始时刻及电价平时段结束时刻。既能够引导用户转移充电量，同时还能够避免给供电公司带来售电收入的损失。本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种电动汽车峰谷分时电价信息生成方法，其特征在于，所述的电动汽车峰谷分时电价信息生成方法包括：

获取电动汽车谷时段电价折扣率的促销起始点k₁和促销饱和点k₂；

根据所述k₁及k₂建立充电需求响应模型：

其中，Q_V为谷时段充电量，k_V为谷时段电价折扣率，a₁、b₁、c₁、a₂、b₂、c₂均为函数系数；

获取电动汽车i每次充电需求Q_ci及电动汽车i的充电周期Cy_i，根据所述Q_ci及Cy_i建立充电需求测算模型：

其中，Q_b为平均每天所有电动汽车的总充电需求，T_E为一预定段时间，n为电动汽车的总量；

根据所述充电需求响应模型计算谷时段充电量Q_V的最大值R₃，构建峰谷分时电价优化模型：R₃＝maxQ_v，所述峰谷分时电价优化模型满足如下限制条件：

其中，R_s表示供电公司针对电动汽车用户实行峰谷分时电价后的售电收入，R_sb表示实施峰谷分时电价前的售电收入，P_H、P_O和P_V分别表示峰时段、平时段和谷时段的电价，Q_H、Q_O和Q_V分别代表峰时段、平时段和谷时段电动汽车的充电量，P_b代表执行峰谷分时电价前的售电电价，P_Hlim表示峰时段的电价价格上限，a₃、b₃、c₃均为函数系数；

根据所述峰谷分时电价优化模型及所述限制条件计算所述峰时段电价P_H、平时段电价P_O、谷时段电价P_V及所述谷时段电价折扣率k_V。

2.根据权利要求1所述的电动汽车峰谷分时电价信息生成方法，其特征在于，所述的电动汽车峰谷分时电价信息生成方法还包括：

获取谷时段开始时刻T_V0、谷时段结束时刻T_VE及商品日负荷谷时段的开始时刻T_LβR；

根据所述T_V0、T_VE及T_LβR建立峰谷分时电价时段划分模型：

其中，R₁为用于避免由于谷时段低电价而导致售电利润减少的峰谷分时电价时段划分的目标函数，R₂为用于考虑用户的生活习惯将谷时段安排在零点之前的峰谷分时电价时段划分的目标函数。

3.根据权利要求2所述的电动汽车峰谷分时电价信息生成方法，其特征在于，所述峰谷分时电价时段划分模型满足如下条件：

其中，Q_i表示电动汽车i的电池容量，P_i表示电动汽车i的充电电池的充电功率，T_H10表示每天中电价高峰的第一个时段开始时刻，T_H1E表示每天中电价高峰的第一个时段结束时刻，T_H20表示每天中电价高峰的第二个时段开始时刻，T_H2E表示每天中电价高峰的第二个时段结束时刻，T_HL10为第一个负荷高峰时段的开始时刻，T_HL1E为第一个负荷高峰时段的结束时刻，T_HL20为第二个负荷高峰时段的开始时刻，T_HL2E为第二个负荷高峰时段的结束时刻。

4.根据权利要求3所述的电动汽车峰谷分时电价信息生成方法，其特征在于，所述的电动汽车峰谷分时电价信息生成方法还包括：根据所述峰谷分时电价时段划分模型计算电价高峰时段开始时刻、电价高峰时段结束时刻、电价谷时段开始时刻、电价谷时段结束时刻、电价平时段开始时刻及电价平时段结束时刻。

5.根据权利要求1所述的电动汽车峰谷分时电价信息生成方法，其特征在于，获取电动汽车i每次充电需求Q_ci及出电动汽车i的充电周期Cy_i，根据所述Q_ci及Cy_i建立充电需求测算模型，包括：

根据所述电动汽车i每天出行距离Str_i及所述电动汽车i平均每行驶1公里的耗电量Atr_i计算所述电动汽车i平均每天行驶的耗电量Qtr_i＝Str_iAtr_i；

根据所述电动汽车i的电池警戒电量及所述电动汽车i的电池容量Q_i计算所述电动汽车i的每次充电需求Q_ci＝(1-r_i)Q_i；r_i为电动汽车i的电池的警戒电量；

根据所述Qtri及Q_ci计算电动汽车i的充电周期

根据所述Q_ci及Cy_i计算所述电动汽车i在T_E时间内的充电需求Q_Ei＝Q_ci/(T_ECy_i)；

根据所述Q_Ei＝Q_ci/(T_ECy_i)建立充电需求测算模型计算平均每天所有电动汽车的总充电需求Q_b。

6.一种电动汽车峰谷分时电价信息生成装置，其特征在于，所述的电动汽车峰谷分时电价信息生成装置包括：

促销信息获取单元，用于获取电动汽车谷时段电价折扣率的促销起始点k₁和促销饱和点k₂；

充电需求响应模型创建单元，用于根据所述k₁及k₂建立充电需求响应模型：

其中，Q_V为谷时段充电量，k_V为谷时段电价折扣率，a₁、b₁、c₁、a₂、b₂、c₂均为函数系数；

充电需求测算模型创建单元，用于获取电动汽车i每次充电需求Q_ci及电动汽车i的充电周期Cy_i，根据所述Q_ci及Cy_i建立充电需求测算模型：

其中，Q_b为平均每天所有电动汽车的总充电需求，T_E为一预定段时间，n为电动汽车的总量；

峰谷分时电价优化模型创建单元，用于根据所述充电需求响应模型计算谷时段充电量Q_V的最大值R₃，构建峰谷分时电价优化模型：R₃＝max Q_v，所述峰谷分时电价优化模型满足如下限制条件：

其中，R_s表示供电公司针对电动汽车用户实行峰谷分时电价后的售电收入，R_sb表示实施峰谷分时电价前的售电收入，P_H、P_O和P_V分别表示峰时段、平时段和谷时段的电价，Q_H、Q_O和Q_V分别代表峰时段、平时段和谷时段电动汽车的充电量，P_b代表执行峰谷分时电价前的售电电价，P_Hlim表示峰时段的电价价格上限，a₃、b₃、c₃为函数系数；

电价计算单元，用于根据所述峰谷分时电价优化模型及所述限制条件计算所述峰时段电价P_H、平时段电价P_O、谷时段电价P_V及所述谷时段电价折扣率k_V。

7.根据权利要求6所述的电动汽车峰谷分时电价信息生成装置，其特征在于，所述的电动汽车峰谷分时电价信息生成装置还包括：

时刻信息获取单元，用于获取谷时段开始时刻T_V0、谷时段结束时刻T_VE及商品日负荷谷时段的开始时刻T_LβR；

电价时段模型创建单元，用于根据T_V0、T_VE及T_LβR建立峰谷分时电价时段划分模型：

其中，R₁为用于避免由于谷时段低电价而导致售电利润减少的峰谷分时电价时段划分的目标函数，R₂为用于考虑用户的生活习惯将谷时段安排在零点之前的峰谷分时电价时段划分的目标函数。

8.根据权利要求7所述的电动汽车峰谷分时电价信息生成装置，其特征在于，所述峰谷分时电价时段划分模型满足如下条件：

其中，Q_i表示电动汽车i的电池容量，P_i表示电动汽车i的充电电池的充电功率，

T_H10表示每天中电价高峰的第一个时段开始时刻，T_H1E表示每天中电价高峰的第一个时段结束时刻，T_H20表示每天中电价高峰的第二个时段开始时刻，T_H2E表示每天中电价高峰的第二个时段结束时刻，T_HL10为第一个负荷高峰时段的开始时刻，T_HL1E为第一个负荷高峰时段的结束时刻，T_HL20为第二个负荷高峰时段的开始时刻，T_HL2E为第二个负荷高峰时段的结束时刻。

9.根据权利要求8所述的电动汽车峰谷分时电价信息生成装置，其特征在于，所述的电动汽车峰谷分时电价信息生成装置还包括：电价时刻计算单元，用于根据所述峰谷分时电价时段划分模型电价高峰时段开始时刻、电价高峰时段结束时刻、电价谷时段开始时刻、电价谷时段结束时刻、电价平时段开始时刻及电价平时段结束时刻。

10.根据权利要求6所述的电动汽车峰谷分时电价信息生成装置，其特征在于，所述的充电需求测算模型创建单元包括：

日耗电量计算模块，用于根据所述电动汽车i每天出行距离Str_i及所述电动汽车i平均每行驶1公里的耗电量Atr_i计算所述电动汽车i平均每天行驶的耗电量Qtr_i＝Str_iAtr_i；

充电需求计算模块，用于根据所述电动汽车i的电池警戒电量及所述电动汽车i的电池容量Q_i计算所述电动汽车i的每次充电需求Q_ci＝(1-r_i)Q_i；r_i为电动汽车i的电池的警戒电量；

充电周期计算模块，用于根据所述Qtri及Q_ci计算电动汽车i的充电周期总充电需求计算模块，用于根据所述Q_ci及Cy_i计算所述电动汽车i在T_E时间内的充电需求Q_Ei＝Q_ci(T_E/Cy_i)；

充电需求测算模型创建模块，用于根据所述Q_Ei＝Q_ci(T_E/Cy_i)建立所述充电需求测算模型，计算平均每天所有电动汽车的总充电需求Q_b。