CN105488337A - 一种电动汽车充换电网络服务能力评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车充换电网络服务能力评估方法，包括以下步骤：设计第一层评价因素集合以及综合评价集中各评价因素的子因素集合：采用层次分析法确定各子因素的权重，并建立权重系数矩阵，利用专家打分法给出指标评价矩阵，并建立综合目标评价决策矩阵，然后求得综合评估结果，并利用综合评估结果求风险评估总得分f。本发明兼顾了充换电服务网络风险评估各因素间存在的模糊性和层次性，并通过专家打分环节明确各因素在系统中表现，使方案能力评估更具客观性。算例分析表明，本方法可有效评估各因素服务能力等级，为电动汽车充换电服务网络正常运营提供参考。

Description

一种电动汽车充换电网络服务能力评估方法

技术领域

本发明涉及属于电动汽车充换电设施技术领域，特别是涉及一种电动汽车充换电网络服务能力评估方法

背景技术

目前，电动汽车充换电设施的商业化运营在国内尚处于起步阶段，虽然针对充换电服务网络开展了一些研究。电动汽车充换电服务网络是电动汽车运行提供能量补给的基础支撑系统，只有建设完善的电动汽车充换电服务网络才能实现电动汽车大规模普及应用。已经开展了充换电服务网络动力电池配送最优路径建模方法研究，解决了充换电服务网络动力电池配送最优路径选择问题；及开展了充换电服务商业模式评价研究，充分发挥电力企业与石油石化等企业的共同优势；开展了充换电服务网络构成研究，明确了电动汽车服务网络建设模式的思路及示范意义；也在充换电网络优化调度通用模型等方面开展了相关研究。但是针对充换电服务网络服务能力分析研究很少，在电动汽车充换电服务网络的发展过程中，需要建立合理的充换电设备需求分析模型，是指导电动汽车充换电设备的规划建设，在满足电动汽车充换电需求的基础上，达到最大程度的节约资源、保护环境的目的。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种通过对方案数学模型的建立、各评价因素权重系数选取、打分等环节以及充换电服务网络算例，分析方案服务能力客观合理性的电动汽车充换电网络服务能力评估方法。

为了解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种电动汽车充换电网络服务能力评估方法，其特征在于：包括以下步骤：

将被评价对象按某种原则或属性划分为n个评价因素论域：

U＝{U₁,U₂,…,U_i,…,U_n}(1)

式(1)中，U_i表示被评估系统中第i个因素，对评价因素集合U_i按某种属性划分成m个子集，有

U_i＝{u_i1,u_i2,…,u_ij,…,u_im}(2)

式(2)中，u_ij表示系统第i个评价因素的第j个子因素，对各评价因素的权重进行分配，有

W_i＝[w_i1,w_i2,…,w_im](3)

式(3)中，A_i是U_i上的一个模糊子集，且满足如下条件：

$\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}{w}_{ij}=1---\left(4\right)$

确定被评价对象可能的评价等级集合，每一个因素最终评估结果对应一个评价等级，即

V＝{v₁,v₂,…,v_s}(5)

式(5)中，共有s个评价等级，假定第i个因素U_i的单因素评估结果为

则单级评估模型为

B_i＝W_i×R_i(7)

应用单层次模糊评估分析不会得出精确的评估结果，需要对评价因素按照一定属性分类，先对每一类进行综合评价，然后再对各类评估结果进行多层次综合评估，

给出n个因素中所有子因素的权重分配矩阵，为

n个评价因素的综合评价决策矩阵为

式(9)即为U到V的一个模糊评价关系，如果U中的各因数子集的权数分配为W，则可得综合评估结果为

式(10)既为评价系统U的综合评判结果，也是U中的所有评价因素的综合评估结果。

前述的一种电动汽车充换电网络服务能力评估方法，其特征在于：包括以下步骤：评估模型第一层评价因素集合为

U＝{U₁,U₂,U₃,U₄}(11)

式(11)中，U₁为动力电池，U₂为充换电技术，U₃为运营模式，U₄为政策标准，综合评价集中各评价因素的子因素集合为

$\left\{\begin{array}{c}{U}_1=\left\{u_{11},u_{12},u_{13},u_{14}\right\}\\ U_2=\left\{u_{21},u_{22},u_{23},u_{24}\right\}\\ U_3=\left\{u_{31},u_{32},u_{33},u_{34}\right\}\\ U_4=\left\{u_{41},u_{42},u_{43},u_{44}\right\}\end{array}\right.---\left(12\right)$

式(12)中，U₁₁为电池性能参数，U₁₂为电池管理技术，U₁₃为电池成组技术，U₁₄为电池应用现状；U₂₁为充换电装置研发，U₂₂为充换电设施建设，U₂₃为监控应用系统，U₂₄为计量计费系统；U₃₁为主导类型，U₃₂为能效资源，U₃₃为监管措施，U₃₄为服务能力；U₄₁为政策对象，U₄₂为补贴标准，U₄₃为示范工程，U₄₄为技术标准，

采用层次分析法确定各因素的权重，并建立权重系数矩阵，有

$W=\[W_1,W_2,W_3,W_4\]=\left[\begin{array}{cccc}{w}_{11}& w_{12}& w_{13}& w_{14}\\ w_{21}& w_{22}& w_{23}& w_{24}\\ w_{31}& w_{32}& w_{33}& w_{34}\\ w_{41}& w_{42}& w_{43}& w_{44}\end{array}\right]---\left(13\right)$

根据充换电网络服务能力情况，选取五级评价等级集，即

V＝{v₁,v₂,v₃,v₄,v₅}(14)

式(14)中，v₁为非常强，v₂为较强，v₃为一般，v₄为较弱，v₅为非常弱，且v₁，v₂，v₃，v₄相加等于1；

利用专家打分法给出指标评价矩阵，并建立综合目标评价决策矩阵，其中U的一个子因素评估结果为(15)

则单级评估模型为

B_i＝W_i×R_i(16)

W_i各评价子因素的权重集合，W_i＝[w_i1,w_i2,…,w_i4]

然后先对每一类进行综合评价，然后再对各类评估结果进行多层次综合评估，那么综合目标评价决策矩阵R，即

求综合评估结果，为

C＝W×R(18)

求能力评估总得分

f＝C×S^T(19)

式(17)中，S为评价集对应的分数向量。

前述的一种电动汽车充换电网络服务能力评估方法，其特征在于：所述S具体评分表由表1给出，

表1能力评分表

根据式(19)计算结果并对照表1查询，即可得到各评价因素的服务能力大小，并可以根据评估结果针对性地修改完善。

本发明所达到的有益效果：本发明利用模糊综合层次分析法对充换电网络诸多因素进行综合分析，实现了对电动汽车充换电网络服务能力的综合评估，使用户有一个更加清晰系统全面的认知。该方案兼顾了各因素间的模糊性和层次性，能够客观评价因素影响，能够为电大汽车充换电服务网络的完善提供帮助。通过对该方法数学建模，分析了各评价因素的权重系数及计算过程。该方法兼顾了充换电服务网络风险评估各因素间存在的模糊性和层次性，并通过专家打分环节明确各因素在系统中表现，使能力评估更具客观性。算例分析表明，该方法可有效评估各因素服务能力等级，为电动汽车充换电服务网络正常运营提供参考。

附图说明

图1是电动汽车充换电服务网络架构示意图。

图2是本发明充换电网络服务能力评估模型示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明电动汽车充换电网络服务能力评估方法，电动汽车充换电服务网络总体架构如图1所示，至下而上包含三层，分别为终端设备层、站级管理层、运行管理中心层。故性能评价主要针对充换电服务网络架构和充换电网络服务能力评估模型及风险评估模型进行分析。

对充换电服务网络架构、充换电网络服务能力评估模型、风险评估模型的分析如下：

电动汽车充换电服务网络总体架构如图1所示，至下而上包含三层，分别为终端设备层、站级管理层、运行管理中心层，其中运行管理中心层根据需要又可分为省级管理和总部级管理两部分。

从图1可知，整个充换电服务网络较复杂，即包含动力电池特性、充换电设施设备及建设、充换电网络监控等，又包含运行管理、计费管理、物流配送、检修管理、业务管理等。改善该充换电网络服务能力，并降低其运营风险，是本发明重点研究内容。

2.对充换电网络服务能力评估模型分析

综合模糊层次分析：

将被评价对象按某种原则或属性划分为n个评价因素论域：

U＝{U₁,U₂,…,U_i,…,U_n}(1)

式(1)中，U_i表示被评估系统中第i个因素。对评价因素集合U_i按某种属性划分成m个子集，有

U_i＝{u_i1,u_i2,…,u_ij,…,u_im}(2)

式(2)中，u_ij表示系统第i个评价因素的第j个子因素。对各评价因素的权重进行分配，有

W_i＝[w_i1,w_i2,…,w_im](3)

式(3)中，A_i是U_i上的一个模糊子集，且满足如下条件：

$\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}{w}_{ij}=1---\left(4\right)$

确定被评价对象可能的评价等级集合，每一个因素最终评估结果对应一个评价等级，即

V＝{v₁,v₂,…,v_s}(5)

式(5)中，共有s个评价等级。假定第i个因素U_i的单因素评估结果为^[13]

则单级评估模型为

B_i＝W_i×R_i(7)

针对复杂系统，需要考虑的评价因素较多，且各评价因素处于不同的层次，如果应用单层次模糊评估分析不会得出精确的评估结果^[14]。因此，需要对评价因素按照一定属性分类，先对每一类进行综合评价，然后再对各类评估结果进行多层次综合评估。

给出n个因素中所有子因素的权重分配矩阵^[15]，为

n个评价因素的综合评价决策矩阵为

式(9)即为U到V的一个模糊评价关系。如果U中的各因数子集的权数分配为W，则可得综合评估结果为

式(10)既为评价系统U的综合评判结果，也是U中的所有评价因素的综合评估结果。

3.风险评估模型建立

充换电网络服务能力主要体现在动力电池、充换电技术、运营模式和政策标准等方面，其评估模型如图2所示。

评估模型第一层评价因素集合为

U＝{U₁,U₂,U₃,U₄}(11)

式(11)中，U₁为动力电池，U₂为充换电技术，U₃为运营模式，U₄为政策标准，综合评价集中各评价因素的子因素集合为

$\left\{\begin{array}{c}{U}_1=\left\{u_{11},u_{12},u_{13},u_{14}\right\}\\ U_2=\left\{u_{21},u_{22},u_{23},u_{24}\right\}\\ U_3=\left\{u_{31},u_{32},u_{33},u_{34}\right\}\\ U_4=\left\{u_{41},u_{42},u_{43},u_{44}\right\}\end{array}\right.---\left(12\right)$

式(12)中，U₁₁为电池性能参数，U₁₂为电池管理技术，U₁₃为电池成组技术，U₁₄为电池应用现状；U₂₁为充换电装置研发，U₂₂为充换电设施建设，U₂₃为监控应用系统，U₂₄为计量计费系统；U₃₁为主导类型，U₃₂为能效资源，U₃₃为监管措施，U₃₄为服务能力；U₄₁为政策对象，U₄₂为补贴标准，U₄₃为示范工程，U₄₄为技术标准，

采用层次分析法确定各因素的权重，并建立权重系数矩阵，有

$W=\[W_1,W_2,W_3,W_4\]=\left[\begin{array}{cccc}{w}_{11}& w_{12}& w_{13}& w_{14}\\ w_{21}& w_{22}& w_{23}& w_{24}\\ w_{31}& w_{32}& w_{33}& w_{34}\\ w_{41}& w_{42}& w_{43}& w_{44}\end{array}\right]---\left(13\right)$

根据充换电网络服务能力情况，选取五级评价等级集，即

V＝{v₁,v₂,v₃,v₄,v₅}(14)

式(14)中，v₁为非常强，v₂为较强，v₃为一般，v₄为较弱，v₅为非常弱，且v₁，v₂，v₃，v₄相加等于1；

利用专家打分法给出指标评价矩阵，并建立综合目标评价决策矩阵，其中U的一个子因素评估结果为(15)

则单级评估模型为

B_i＝W_i×R_i(16)

W_i各评价子因素的权重集合，W_i＝[w_i1,w_i2,…,w_i4]

然后先对每一类进行综合评价，然后再对各类评估结果进行多层次综合评估，那么综合目标评价决策矩阵R，即

求综合评估结果，为

C＝W×R(18)

求能力评估总得分

f＝C×S^T(19)

式(17)中，S为评价集对应的分数向量，具体评分表由表1给出，

表1能力评分表

根据式(19)计算结果并对照表1查询，即可得到各评价因素的服务能力大小，并可以根据评估结果针对性地修改完善。

下面以苏沪杭城际互联运营服务网络为例进行分析，并给出各子因素专家经验打分表，如表2所示。

表2各因素专家打分表

根据表2专家打分表中各因素评价分数以及公式(11-17)，制定并建立各因素的权重矩阵和综合目标评价决策矩阵，如表3所示。

表3模糊评价项目表

由表3及式(17)计算综合目标评价决策矩阵，为

$R=\left[\begin{array}{c}{B}_1\\ B_2\\ B_3\\ B_4\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccccc}0.006& 0.116& 0.554& 0.252& 0.072\\ 0.298& 0.084& 0.115& 0.266& 0.237\\ 0.153& 0.402& 0.397& 0.048& 0\\ 0.707& 0.193& 0.1& 0& 0\end{array}\right]---\left(20\right)$

由表3及式(18，20)求解风险因素综合评估结果，为

$C=W\×R=\left[\begin{array}{ccccc}0.14& 0.177& 0.4& 0.196& 0.087\\ 0.206& 0.146& 0.313& 0.21& 0.125\\ 0.293& 0.203& 0.293& 0.137& 0.074\\ 0.334& 0.197& 0.267& 0.129& 0.073\end{array}\right]---\left(21\right)$

由表1及式(21)计算风险评估总得分，为

f＝C×S＝[76.73,76.50,77.21,77.26]^T(22)

评分结果及对应安全等级由表4给出

表4各因素模糊综合评估结果

由表4服务能力等级可知，针对动力电池、充换电技术、运营模式和政策标准四个评价因素都仅仅处于一般服务状态，尚未达到绝对非常强的服务等级，还需要通过改善相关子因素，以便提高总评分，作者将在后续论文中针对改善措施开展进一步研究。

此处仅假定所有因素改善后经专家打分都能获得100分，则通过上述算例计算可得如表5所示的评价结果。

表5绝对优化后各因素模糊综合评估结果

表5绝对优化后各因素模糊综合评估结果

由表5可知，若各子因素都完美，则经过模糊综合评价后的服务能力等级都为“非常强”，说明通过该评价模型可以实现对充换电网络各组成部分的有效评价。

本发明提供了电动汽车充换电网络服务能力评估方法，该方法利用模糊综合层次分析法对充换电网络诸多因素进行综合分析，实现了对电动汽车充换电网络服务能力的综合评估，使用户有一个更加清晰系统全面的认知。该方法兼顾了各因素间的模糊性和层次性，能够客观评价因素影响，能够为电大汽车充换电服务网络的完善提供帮助。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种电动汽车充换电网络服务能力评估方法，其特征在于：包括以下步骤：

将被评价对象按某种原则或属性划分为n个评价因素论域：

U＝{U₁,U₂,…,U_i,…,U_n}(1)

式(1)中，U_i表示被评估系统中第i个因素，对评价因素集合U_i按某种属性划分成m个子集，有

U_i＝{u_i1,u_i2,…,u_ij,…,u_im}(2)

式(2)中，u_ij表示系统第i个评价因素的第j个子因素，对各评价因素的权重进行分配，有

W_i＝[w_i1,w_i2,…,w_im](3)

式(3)中，A_i是U_i上的一个模糊子集，且满足如下条件：

$\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{w}_{ij}=1---\left(4\right)$

确定被评价对象可能的评价等级集合，每一个因素最终评估结果对应一个评价等级，即

V＝{v₁,v₂,…,v_s}(5)

式(5)中，共有s个评价等级，假定第i个因素U_i的单因素评估结果为

则单级评估模型为

B_i＝W_i×R_i(7)

应用单层次模糊评估分析不会得出精确的评估结果，需要对评价因素按照一定属性分类，先对每一类进行综合评价，然后再对各类评估结果进行多层次综合评估，

给出n个因素中所有子因素的权重分配矩阵，为

n个评价因素的综合评价决策矩阵为

式(9)即为U到V的一个模糊评价关系，如果U中的各因数子集的权数分配为W，则可得综合评估结果为

式(10)既为评价系统U的综合评判结果，也是U中的所有评价因素的综合评估结果。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车充换电网络服务能力评估方法，其特征在于：包括以下步骤：评估模型第一层评价因素集合为

U＝{U₁,U₂,U₃,U₄}(11)

式(11)中，U₁为动力电池，U₂为充换电技术，U₃为运营模式，U₄为政策标准，综合评价集中各评价因素的子因素集合为

$\{\begin{array}{c}{U}_1=\{u_{11},u_{12},u_{13},u_{14}\}\\ U_2=\{u_{21},u_{22},u_{23},u_{24}\}\\ U_3=\{u_{31},u_{32},u_{33},u_{34}\}\\ U_4=\{u_{41},u_{42},u_{43},u_{44}\}\end{array}---\left(12\right)$

式(12)中，U₁₁为电池性能参数，U₁₂为电池管理技术，U₁₃为电池成组技术，U₁₄为电池应用现状；U₂₁为充换电装置研发，U₂₂为充换电设施建设，U₂₃为监控应用系统，U₂₄为计量计费系统；U₃₁为主导类型，U₃₂为能效资源，U₃₃为监管措施，U₃₄为服务能力；U₄₁为政策对象，U₄₂为补贴标准，U₄₃为示范工程，U₄₄为技术标准，

采用层次分析法确定各因素的权重，并建立权重系数矩阵，有

$W=\[W_1,W_2,W_3,W_4\]=\left[\begin{array}{cccc}{w}_{11}& w_{12}& w_{13}& w_{14}\\ w_{21}& w_{22}& w_{23}& w_{24}\\ w_{31}& w_{32}& w_{33}& w_{34}\\ w_{41}& w_{42}& w_{43}& w_{44}\end{array}\right]---\left(13\right)$

根据充换电网络服务能力情况，选取五级评价等级集，即

V＝{v₁,v₂,v₃,v₄,v₅}(14)

式(14)中，v₁为非常强，v₂为较强，v₃为一般，v₄为较弱，v₅为非常弱，且v₁，v₂，v₃，v₄相加等于1；

利用专家打分法给出指标评价矩阵，并建立综合目标评价决策矩阵，其中U的一个子因素评估结果为

则单级评估模型为

B_i＝W_i×R_i(16)

W_i各评价子因素的权重集合，W_i＝[w_i1,w_i2,…,w_i4]

然后先对每一类进行综合评价，然后再对各类评估结果进行多层次综合评估，那么综合目标评价决策矩阵R，即

求综合评估结果，为

C＝W×R(18)

求能力评估总得分

f＝C×S^T(19)

式(17)中，S为评价集对应的分数向量。

3.根据权利要求2所述的一种电动汽车充换电网络服务能力评估方法，其特征在于：所述S具体评分表由表1给出，

表1能力评分表

根据式(19)计算结果并对照表1查询，即可得到各评价因素的服务能力大小。