CN105956743A - 一种电动汽车充换电站的规划系统 - Google Patents

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何春林
戚佳金
郑正仙
李燕
戴咏夏
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Zhejiang Dayou Industrial Co ltd Hangzhou Science And Technology Development Branch
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State Grid Corp of China SGCC
Hangzhou Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Hangzhou Dayou Technology Development Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种电动汽车充换电站的规划系统，包括：第一模型参数配置模块，用于分别接收并依据设备参数、地理参数以及电网参数相应地对设备模型、地理模型和电网模型进行参数配置；第二模型参数配置模块，用于分别接收并依据车辆参数和充换电站参数相应地对车辆模型和充换电站模型进行参数配置；测算模块，用于依据参数配置完成后的各个模型分别进行服务能力测算、投资测算以及容量需求测算，得到规划结果。该系统能够接收用户输入的各个参数，并根据各个参数分别进行服务能力测算、投资测算以及容量需求测算，最终得到规划结果，该规划系统形成了一个成熟、完善的网络体系，能够对充换电站进行统一规划和管理，极大地促进了电动汽车的发展。

Description

一种电动汽车充换电站的规划系统
技术领域
本发明涉及电动汽车规划技术领域，特别是涉及一种电动汽车充换电站的规划系统。
背景技术
随着低碳经济成为我国经济发展的主旋律，电动汽车作为新能源战略和智能电网的重要组成部分，必须与其他领域实现共同协调发展。电动汽车充换电站是电动汽车能量补充的基础设施，由于我国的电动汽车产业还处于发展初期，相应的充电设施对其能否普及具有重要的影响。换言之，电动汽车必须要有配套的充换电站为其服务。当电动汽车发展到一定规模时，则要求具有足够多的、可方便充电的充电设施，但目前电动汽车充换电站的建设并没有形成一个完善的网络体系，这在一定程度上会制约电动汽车的发展。
因此，如何提供一种成熟的、能够实现对充换电站进行统一规划和管理的电动汽车充换电站的规划系统是本领域技术人员目前需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动汽车充换电站的规划系统，形成了一个成熟、完善的网络体系，能够对充换电站进行统一规划和管理，极大地促进了电动汽车的发展。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种电动汽车充换电站的规划系统，包括：
第一模型参数配置模块，用于分别接收并依据设备参数、地理参数以及电网参数相应地对设备模型、地理模型和电网模型进行参数配置；
第二模型参数配置模块，用于分别接收并依据车辆参数和充换电站参数相应地对车辆模型和充换电站模型进行参数配置；
测算模块，用于依据参数配置完成后的各个模型分别进行服务能力测算、投资测算以及容量需求测算，得到规划结果。
优选地，所述设备模型具体包括电池模型、充电格位模型以及换电工位模型，则相对应地，所述设备参数具体包括第一电池参数、第一充电格位参数以及第一换电工位参数，其中：
所述第一电池参数包括高电池价格、高电池容量、扁电池价格以及扁电池容量；所述第一充电格位参数包括高电池充电格位额定功率、高电池充电格位价格、扁电池充电格位额定功率以及扁电池充电格位价格；所述第一换电工位参数包括半自动工位单次换电时间以及全自动工位单次换电时间。
优选地，所述地理模型为：
各城区日需高电池组数为：高电池总需求量*区域车流量/总车流量；
各城区日需扁电池组数为：扁电池总需求量*区域车流量/总车流量；
相对应地，所述地理参数具体包括区域面积、区域人口、日均车流量、日需高电池组数、日需扁电池组数、充换电站数量以及平均服务半径。
优选地，所述电网参数包括所述电动汽车充换电站接入的变电站的变动容量、负荷预测值以及容载比。
优选地，所述车辆模型为：
其中：
XG为高电池总需求量，XB为扁电池总需求量，i为车辆类型，m、n为正整数；
Gi：车辆类型为i的车辆中的高电池车辆数；
Gir：车辆类型为i的车辆日行驶里程；
Gid：车辆类型为i的车辆单次换电行驶里程；
4：每辆高电池车辆安装4组高电池；
Bj：车辆类型为j的车辆中的扁电池车辆数；
Bjr：车辆类型为j的车辆日行驶里程；
Bjd：车辆类型为j的车辆单次换电行驶里程；
2：每辆扁电池车辆安装2组扁电池。
优选地，所述充换电站模型为：
电池与充电格位配比：1:1；
换电工位：
其中，h为所述换电工位的个数，c为所述换电工位每小时可服务的车辆数；
相对应地，
所述充换电站参数包括第二电池参数、第二充电格位参数以及第二换电工位参数，其中，所述第二电池参数设置包括电池日循环次数以及各型号电池数量；所述第二充电格位参数包括电池与充电格位配比以及充电格位数量；所述第二换电工位参数包括换电工位数量以及每小时可服务的车辆数。
优选地，所述服务能力测算具体为日服务能力测量，且所述日服务能力测算的模型为：
日服务能力：站内电池数*电池日循环次数/每车配置的电池组数；
满足高峰期需求量：换电工位数*(60/每个换电工位换电时间)。
优选地，所述投资测算的模型为：
定义充换电站总投资为T，地区电动汽车充换电站总投资可表示为：
T = Σ k = 1 l D k + C k + J k + P k + Z k ;
Dk＝gks×gkh×rk+bks×bkh×rk；
Ck＝Wkgs×Wkgh+Wkbs×Wkbh；
Dk——电池投资额；
Ck——充电系统投资额；
Jk——监控系统投资额；
Pk——供配电系统投资额；
Zk——建筑投资额；
gks——高电池数量；
gkh——高电池价格；
bks——扁电池数量；
bkh——扁电池数量；
Wkgs——高电池充电格位数量；
Wkgh——高电池充电格位价格；
Wkbs——扁电池充电格位数量；
Wkbh——扁电池充电格位价格；
l——充换电站数量；
rk——电池冗余度；
经济效益：各类型车辆数*日行驶里程*收费价位*365；
投资回收期：总投资额/经济效益。
优选地，所述容量需求测算具体为站日用电容量需求测算，其中，所述站日用电容量需求测算的模型为：
站总功率：该站高电池充电格位数量*高电池充电格位额定功率+该站扁电池充电格位数量*扁电池充电格位额定功率；
日用电容量需求：站总功率/充电倍率。
优选地，该系统还包括：
数据导出模块，用于将所述规划结果通过word或excel的形式导出。
本发明提供了一种电动汽车充换电站的规划系统，该系统包括第一模型参数配置模块，用于分别接收并依据设备参数、地理参数以及电网参数相应地对设备模型、地理模型和电网模型进行参数配置；第二模型参数配置模块，用于分别接收并依据车辆参数和充换电站参数相应地对车辆模型和充换电站模型进行参数配置；测算模块，用于依据参数配置完成后的各个模型分别进行服务能力测算、投资测算以及容量需求测算，得到规划结果。本发明提供的规划系统能够接收用户输入的各个参数，并根据各个参数分别进行服务能力测算、投资测算以及容量需求测算，最终得到规划结果，该规划系统形成了一个成熟、完善的网络体系，能够对充换电站进行统一规划和管理，极大地促进了电动汽车的发展。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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为本发明提供的一种电动汽车充换电站的规划系统的结构示意图；
图2为本发明提供的一种设备模型的截面图；
图3为本发明提供的一种地理模型的截面图；
图4为本发明提供的一种电网模型的截面图；
图5为本发明提供的一种车辆模型的截面图；
图6为本发明提供的一种充换电站模型的截面图；
图7为本发明提供的一种日服务能力测算的模型的截面图；
图8为本发明提供的一种投资测算的模型的截面图；
图9为本发明提供的一种站日用量需求测量的模型的截面图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种电动汽车充换电站的规划系统，形成了一个成熟、完善的网络体系，能够对充换电站进行统一规划和管理，极大地促进了电动汽车的发展。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
请参照图1，图1为本发明提供的一种电动汽车充换电站的规划系统的结构示意图，该系统包括：
第一模型参数配置模块1，用于分别接收并依据设备参数、地理参数以及电网参数相应地对设备模型、地理模型和电网模型进行参数配置；
具体地，请参照图2，图2为本发明提供的一种设备模型的截面图。设备模型具体包括电池模型、充电格位模型以及换电工位模型，则相对应地，设备参数具体包括第一电池参数、第一充电格位参数以及第一换电工位参数，其中：
第一电池参数包括高电池价格、高电池容量、扁电池价格以及扁电池容量；第一充电格位参数包括高电池充电格位额定功率、高电池充电格位价格、扁电池充电格位额定功率以及扁电池充电格位价格；第一换电工位参数包括半自动工位单次换电时间以及全自动工位单次换电时间。
可以理解的是，设备参数可以根据各地区的实际情况来设置。
具体地，地理模型为：
各城区日需高电池组数为：高电池总需求量*区域车流量/总车流量；
各城区日需扁电池组数为：扁电池总需求量*区域车流量/总车流量；
相对应地，地理参数具体包括区域面积、区域人口、日均车流量、日需高电池组数、日需扁电池组数、充换电站数量以及平均服务半径。
可以理解的是，电动汽车充换电站的规划布局是否合理与服务半径密切相关。充换电站的服务半径必须满足电动汽车的续驶能力的要求，当充换电站服务半径太大时，可能导致电动汽车的停运，不利于保障其续驶能力；而服务半径过小，使充换电站分布过于集中，则会造成资源的浪费。充换电站网络最大服务半径，即指计算规划区内用户在任意一点到最近充换站的距离，选择区域内所有点到最近充换站距离的最大值作为城市充换电网络的作为最大服务半径。城市内充换电站网络服务半径也是网络优化布点的一项重要指标。
动力电池的放电深度对其循环寿命影响很大。一般而言，当动力电池放电深度达到50％-70％时，动力电池的再次充电对延长其使用寿命效果最好。因此，为了使动力电池的循环寿命最大化，定义电动汽车的合理续驶里程为电动汽车从动力电池组处于最佳放电深度开始直到最大放电深度时所能行驶的里程。匀速行驶情况下电动汽车的合理续驶里程d为：
d = η E v E ( S o p t - S m a x ) η 1 Q E V E P E
式中：PE为电动汽车发动机的额定功率；ηE为电动汽车机械系统和电气系统的总效率，即电能转换成机械能的总效率；vE为与电动汽车续驶里程有关的国家标准中所规定的匀速行驶速度；Sopt为动力电池组达到最佳放电深度时的荷电状态；Smax为动力电池组达到最大放电深度时的荷电状态；η1为动力电池组的额定电流与实际放电电流的比值；QE为动力电池组的额定容量；VE为动力电池组的端电压。
为保障电动汽车的行驶能力并满足用户的日常出行需要，2个相邻的充电站间的距离不能太远。另外为了避免资源浪费，在满足用户充电需求的前提下，应尽可能避免充换电站分布过于集中，使相邻的两个充换电站的距离不能太近。因此充换电站的服务半径dEV和相邻2个充换站的实际距离l应满足：
dEV≤d
dEV<l<2dEV
式中：l＝k*lEVCS，其中lEVCS为相邻两个充换站之间的供电线路长度，k为曲折系数。
具体地，请参照图3，图3为本发明提供的一种地理模型的截面图。
具体地，电网参数包括电动汽车充换电站接入的变电站的变动容量、负荷预测值以及容载比。
具体地，请参照图4，图4为本发明提供的一种电网模型的截面图。
第二模型参数配置模块2，用于分别接收并依据车辆参数和充换电站参数相应地对车辆模型和充换电站模型进行参数配置；
具体地，车辆模型为：
其中：
XG为高电池总需求量，XB为扁电池总需求量，i为车辆类型，m、n为正整数；
Gi：车辆类型为i的车辆中的高电池车辆数；
Gir：车辆类型为i的车辆日行驶里程；
Gid：车辆类型为i的车辆单次换电行驶里程；
4：每辆高电池车辆安装4组高电池；
Bj：车辆类型为j的车辆中的扁电池车辆数；
Bjr：车辆类型为j的车辆日行驶里程；
Bjd：车辆类型为j的车辆单次换电行驶里程；
2：每辆扁电池车辆安装2组扁电池。
具体地，请参照图5，图5为本发明提供的一种车辆模型的截面图。
可以理解的是，单次换电行驶里程＝续驶里程*(1-换电SOC)；
车辆日换电次数＝车辆日行驶里程/单次换电行驶里程；
日换电需求量＝车辆数*单车配置电池组数*车辆日换电次数。
另外，这里的车辆类型可以是出租车、公务车或者私家车等，当然，还可以是其他类型的车，本发明在此不做特别的限定。
具体地，充换电站模型为：
电池与充电格位配比：1:1；
换电工位：
其中，h为换电工位的个数，c为换电工位每小时可服务的车辆数；
相对应地，
充换电站参数包括第二电池参数、第二充电格位参数以及第二换电工位参数，其中，第二电池参数设置包括电池日循环次数以及各型号电池数量；第二充电格位参数包括电池与充电格位配比以及充电格位数量；第二换电工位参数包括换电工位数量以及每小时可服务的车辆数。
具体地，请参照图6，图6为本发明提供的一种充换电站模型的截面图。
测算模块3，用于依据参数配置完成后的各个模型分别进行服务能力测算、投资测算以及容量需求测算，得到规划结果。
具体地，服务能力测算具体为日服务能力测量，且日服务能力测算的模型为：
日服务能力：站内电池数*电池日循环次数/每车配置的电池组数；
满足高峰期需求量：换电工位数*(60/每个换电工位换电时间)。
具体地，请参照图7，图7为本发明提供的一种日服务能力测算的模型的截面图。
具体地，投资测算的模型为：
定义充换电站总投资为T，地区电动汽车充换电站总投资可表示为：
T = &Sigma; k = 1 l D k + C k + J k + P k + Z k ;
Dk＝gks×gkh×rk+bks×bkh×rk；
Ck＝Wkgs×Wkgh+Wkbs×Wkbh；
Dk——电池投资额；
Ck——充电系统投资额；
Jk——监控系统投资额；
Pk——供配电系统投资额；
Zk——建筑投资额；
gks——高电池数量；
gkh——高电池价格；
bks——扁电池数量；
bkh——扁电池数量；
Wkgs——高电池充电格位数量；
Wkgh——高电池充电格位价格；
Wkbs——扁电池充电格位数量；
Wkbh——扁电池充电格位价格；
l——充换电站数量；
rk——电池冗余度；
经济效益：各类型车辆数*日行驶里程*收费价位*365；
投资回收期：总投资额/经济效益。
具体地，请参照图8，图8为本发明提供的一种投资测算的模型的截面图。
具体地，容量需求测算具体为站日用电容量需求测算，其中，站日用电容量需求测算的模型为：
站总功率：该站高电池充电格位数量*高电池充电格位额定功率+该站扁电池充电格位数量*扁电池充电格位额定功率；
日用电容量需求：站总功率/充电倍率。
具体地，请参照图9，图9为本发明提供的一种站日用量需求测量的模型的截面图。
作为优选地，该系统还包括：
数据导出模块4，用于将规划结果通过word或excel的形式导出。
本发明提供了一种电动汽车充换电站的规划系统，该系统包括第一模型参数配置模块，用于分别接收并依据设备参数、地理参数以及电网参数相应地对设备模型、地理模型和电网模型进行参数配置；第二模型参数配置模块，用于分别接收并依据车辆参数和充换电站参数相应地对车辆模型和充换电站模型进行参数配置；测算模块，用于依据参数配置完成后的各个模型分别进行服务能力测算、投资测算以及容量需求测算，得到规划结果。本发明提供的规划系统能够接收用户输入的各个参数，并根据各个参数分别进行服务能力测算、投资测算以及容量需求测算，最终得到规划结果，该规划系统形成了一个成熟、完善的网络体系，能够对充换电站进行统一规划和管理，极大地促进了电动汽车的发展。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电动汽车充换电站的规划系统，其特征在于，包括：
第一模型参数配置模块，用于分别接收并依据设备参数、地理参数以及电网参数相应地对设备模型、地理模型和电网模型进行参数配置；
第二模型参数配置模块，用于分别接收并依据车辆参数和充换电站参数相应地对车辆模型和充换电站模型进行参数配置；
测算模块，用于依据参数配置完成后的各个模型分别进行服务能力测算、投资测算以及容量需求测算，得到规划结果。
2.如权利要求1所述的规划系统，其特征在于，所述设备模型具体包括电池模型、充电格位模型以及换电工位模型，则相对应地，所述设备参数具体包括第一电池参数、第一充电格位参数以及第一换电工位参数，其中：
所述第一电池参数包括高电池价格、高电池容量、扁电池价格以及扁电池容量；所述第一充电格位参数包括高电池充电格位额定功率、高电池充电格位价格、扁电池充电格位额定功率以及扁电池充电格位价格；所述第一换电工位参数包括半自动工位单次换电时间以及全自动工位单次换电时间。
3.如权利要求1所述的规划系统，其特征在于，所述地理模型为：
各城区日需高电池组数为：高电池总需求量*区域车流量/总车流量；
各城区日需扁电池组数为：扁电池总需求量*区域车流量/总车流量；
相对应地，所述地理参数具体包括区域面积、区域人口、日均车流量、日需高电池组数、日需扁电池组数、充换电站数量以及平均服务半径。
4.如权利要求1所述的规划系统，其特征在于，所述电网参数包括所述电动汽车充换电站接入的变电站的变动容量、负荷预测值以及容载比。
5.如权利要求1所述的规划系统，其特征在于，所述车辆模型为：
其中：
XG为高电池总需求量，XB为扁电池总需求量，i为车辆类型，m、n为正整数；
Gi：车辆类型为i的车辆中的高电池车辆数；
Gir：车辆类型为i的车辆日行驶里程；
Gid：车辆类型为i的车辆单次换电行驶里程；
4：每辆高电池车辆安装4组高电池；
Bj：车辆类型为j的车辆中的扁电池车辆数；
Bjr：车辆类型为j的车辆日行驶里程；
Bjd：车辆类型为j的车辆单次换电行驶里程；
2：每辆扁电池车辆安装2组扁电池。
6.如权利要求1所述的规划系统，其特征在于，所述充换电站模型为：
电池与充电格位配比：1:1；
换电工位：
其中，h为所述换电工位的个数，c为所述换电工位每小时可服务的车辆数；
相对应地，
所述充换电站参数包括第二电池参数、第二充电格位参数以及第二换电工位参数，其中，所述第二电池参数设置包括电池日循环次数以及各型号电池数量；所述第二充电格位参数包括电池与充电格位配比以及充电格位数量；所述第二换电工位参数包括换电工位数量以及每小时可服务的车辆数。
7.如权利要求1所述的规划系统，其特征在于，所述服务能力测算具体为日服务能力测量，且所述日服务能力测算的模型为：
日服务能力：站内电池数*电池日循环次数/每车配置的电池组数；
满足高峰期需求量：换电工位数*(60/每个换电工位换电时间)。
8.如权利要求1所述的规划系统，其特征在于，所述投资测算的模型为：
定义充换电站总投资为T，地区电动汽车充换电站总投资可表示为：
T = &Sigma; k = 1 l D k + C k + J k + P k + Z k ;
Dk＝gks×gkh×rk+bks×bkh×rk；
Ck＝Wkgs×Wkgh+Wkbs×Wkbh；
Dk——电池投资额；
Ck——充电系统投资额；
Jk——监控系统投资额；
Pk——供配电系统投资额；
Zk——建筑投资额；
gks——高电池数量；
gkh——高电池价格；
bks——扁电池数量；
bkh——扁电池数量；
Wkgs——高电池充电格位数量；
Wkgh——高电池充电格位价格；
Wkbs——扁电池充电格位数量；
Wkbh——扁电池充电格位价格；
l——充换电站数量；
rk——电池冗余度；
经济效益：各类型车辆数*日行驶里程*收费价位*365；
投资回收期：总投资额/经济效益。
9.如权利要求1所述的规划系统，其特征在于，所述容量需求测算具体为站日用电容量需求测算，其中，所述站日用电容量需求测算的模型为：
站总功率：该站高电池充电格位数量*高电池充电格位额定功率+该站扁电池充电格位数量*扁电池充电格位额定功率；
日用电容量需求：站总功率/充电倍率。
10.如权利要求1所述的规划系统，其特征在于，该系统还包括：
数据导出模块，用于将所述规划结果通过word或excel的形式导出。
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