CN109191694A - 一种电动汽车快充站充电分段计费方法及装置 - Google Patents

一种电动汽车快充站充电分段计费方法及装置 Download PDF

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CN109191694A
CN109191694A CN201810666559.6A CN201810666559A CN109191694A CN 109191694 A CN109191694 A CN 109191694A CN 201810666559 A CN201810666559 A CN 201810666559A CN 109191694 A CN109191694 A CN 109191694A
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刘娟
邹丹平
李丽娜
陈�光
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Abstract

本发明涉及一种电动汽车快充站充电分段计费方法及装置，所述方法包括：根据电动汽车的停车时间确定电动汽车的停车费；根据电动汽车的充电用电量确定电动汽车的充电费；利用电动汽车的分时服务费目标函数及其约束条件确定电动汽车的充电服务费；利用电动汽车的停车费、充电费和充电服务费确定电动汽车的充电总费用；本发明提供的技术方案，制定分时服务费价格策略，为电动汽车快充站运营商灵活制定服务费和停车费价格提供参考依据。通过不同时段的服务费差异，可以引导用户在充电低谷时期进行充电，可以缓解电网峰谷差，降低充电高峰充电桩占用情况，提高全天充电桩的使用率。

Description

一种电动汽车快充站充电分段计费方法及装置
技术领域
本发明涉及电动汽车充电站领域，具体涉及一种电动汽车快充站充电分段计费方法及装 置。
背景技术
峰谷分时电价是实施需求侧管理的措施之一，用电负荷曲线有着明显的高峰低谷现象， 通过划分峰谷时段来确定分时电价，促使电动汽车充电用户自觉调整用电方式，达到削峰填 谷的目的，影响负荷曲线的形状。
目前的电网分时电价根据传统用电用户的负荷需求时段，分为峰、谷、平三个时段。电 动汽车的充电行为，作为一种特殊的用电用户，受到用户行驶规律的影响，在大规模接入电 网充电时，会使根据传统工业用电习惯形成的峰谷时段发生变化，如17:00～21:00时间段， 下班行驶结束的充电高峰期，会出现“峰上加峰”的现象。
目前电动汽车充电站的计费方式主要是采用峰谷分时电价和固定服务费率的充电服务费 收取方式，充电服务费由充电站收取，属于充电服务运营商的收入。充电服务费在用户充电 费用中占比很大，这样就存在几个问题：1、不能很好地引导用户错峰充电。2、燃油车占位 和电动汽车充完电仍然占用充电车位问题突出。
为解决上述两个问题，需要从如下方面考虑：
1、研究充电服务费计费策略、服务费率的划分方法，确定分时服务费定价方法，可以更 好的引导用户错峰充电，提升充电桩的周转率，增加充电站运营商的收益。
国内不同地方的电动汽车充电电费水平差异较大。鉴于各地电动汽车的发展状况不同， 充电服务价格各地先自行试点，并没有具体要求。目前充电服务费由各个省市制定了最高收 费标准，运营商可以选择合适的服务费价格。根据目前国家政策“制定灵活的充换电服务价 格机制。在符合各地充换电服务收费标准的前提下，可通过制定峰谷服务费价格等方式，引 导充电车辆错峰充电，提高基础设施运行效率和服务效能，提升综合收益及市场竞争力。”。
合理有效的计费策略在更好的提升用户满意度的同时，可引导电动汽车有序充电，规避 规模化电动汽车充电给电网带来的负荷波动，平抑电网峰谷差以提高电网利用率。
2、目前，很多城市快充站建设在停车场，用户除了缴纳充电费用，还需要缴纳停车费用。 因此，研究充电站停车费计费方法也非常有必要，本发明提出的优化的阶梯式的停车费计费 方法，考虑了这种停车场式充电站的应用场景和充电占位情况，不同方式对待，达到引导用 户快速完成补电需求，尽早离开充电车位，防止用户长期占用充电车位。
发明内容
本发明提供一种电动汽车快充站充电分段计费方法及装置，其目的是制定分时服务费价 格策略，为电动汽车快充站运营商灵活制定服务费和停车费价格提供参考依据。通过不同时 段的服务费差异，可以引导用户在充电低谷时期进行充电，可以缓解电网峰谷差，降低充电 高峰充电桩占用情况，提高全天充电桩的使用率。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
一种电动汽车快充站充电分段计费方法，其改进之处在于，包括：
根据电动汽车的停车时间确定电动汽车的停车费；
根据电动汽车的充电用电量确定电动汽车的充电费；
利用电动汽车的分时服务费目标函数及其约束条件确定电动汽车的充电服务费；
利用电动汽车的停车费、充电费和充电服务费确定电动汽车的充电总费用。
优选的，所述根据电动汽车的停车时间确定电动汽车的停车费Wp包括：
按下式计算所述电动汽车的停车费Wp：
上式中，sj为电动汽车第j种停车类型的停车时间，αjz为电动汽车在区域z中充电站第 j种停车类型对应的停车费率，G为充电高峰时段标识，G＝1表示充电高峰期，G＝0表示充电 低谷期，其中，当j＝1时，s1表示电动汽车停车类型为充电开始前的停车时间，当j＝2时，s2表示电动汽车停车类型为充电开始至充电结束的停车时间，当j＝3时，s3表示电动汽车停车 类型为充电结束后的停车时间。
优选的，所述根据电动汽车的充电用电量确定电动汽车的充电费We：
按下式确定所述电动汽车的充电费We：
We＝ppQp+pfQf+pvQv
上式中，pp、pf、pv分别为峰、平、谷电价，Qp、Qf、Qv分别为电动汽车在负 荷峰、平、谷时段的用电量。
优选的，利用电动汽车的分时服务费目标函数及其约束条件确定电动汽车的充电服务费， 包括：
根据电动汽车的分时服务费目标函数及其约束条件，利用遗传算法获取电动汽车充电服 务费率；
利用所述电动汽车的充电服务费率确定电动汽车的分时服务费。
进一步的，按下式确定电动汽车的分时服务费目标函数：
上式中，lt为电动汽车在t时段的负荷，Lt为典型日t时段负荷，Qt为电动汽车t 时段的充电负荷，c为充电桩总数，ρj为充电站j的服务强度，λj为充电站j的平均到 达率，Pj(0)为充电站j内单位时间里没有电动汽车到达的概率，Nt′为t时段处于工作 状态的充电桩状态，P0为充电桩功率，t∈[tst,tend]，tst为充电开始时间，tend为充电结束 时间，τ为充电开始时段为用电低谷时段的电动汽车数量，Qi,t为充电开始时段为用电低 谷时段的第i台电动汽车t时段的充电负荷；
其中，按下式确定充电开始时段为用电低谷时段的电动汽车数量τ：
上式中，x为充电服务费变化率，Nt为电动汽车在固定服务费价格时在t时段充电电动汽车的数量，为t时段所需的充电服 务费，为用电低谷时段t′所需的充电服务费；
按下式确定t时段所需的充电服务费
上式中，fst为t时段充电的服务费率；
按下式确定充电站j的平均到达率λj：
上式中，Tt为t时段时长。
进一步的，按下式确定电动汽车的分时服务费目标函数的约束条件：
上式中，fst为t时段充电的服务费率；R1为运营商实施分时服务费前的收益；R2为运营商实施分时服务费后的收益；Wtotal为实施分时服务费前车主的消费支出；Wtotal′ 为实施分时服务费后车主的消费支出；fstmax为服务费费率的最大值；
其中，按下式确定所述运营商实施分时服务费前的收益R1为：
上式中：ρ0为分时服务费实施前的服务费价格；为分时服务费实施前在t时段的电动汽车用电量；
按下式确定所述运营商实施分时服务费后的收益R2为：
上式中：ΔQt为分时服务费实施后在t时段减少的电动汽车用电量；ΔQt′为分时服务 费实施后在t时段增加的电动汽车用电量；
按下式确定所述实施分时服务费前车主的消费支出Wtotal:
按下式确定所述实施分时服务费后车主的消费支出Wtotal′:
上式中，tend为充电时刻的结束点；tst为充电时刻的起始点；N为峰谷时间段集合；ft为 充电站的电费；fs为实施分时服务费前的充电的服务费；Ee为充满电时的电量；fp为停车 费费率；tw、tc、tp分别为排队时间、充电时间、充电完成后停车时间；SoCst为剩余电量 的百分比；SoCen所需电量的百分比；Wp为电动汽车的停车费。
优选的，所述利用电动汽车的停车费、充电费和充电服务费确定电动汽车的充电总费用， 包括：
按下式确定所述充电的总费用Wtotal：
Wtotal＝We+Ws+Wp
上式中，We为电价电费，Ws为服务费，Wp为阶梯停车费。
一种电动汽车快充站充电分段计费装置,其改进之处在于，所述装置包括：
第一确定模块，用于根据电动汽车的停车时间确定电动汽车的停车费；
第二确定模块，用于根据电动汽车的充电用电量确定电动汽车的充电费；
第三确定模块，用于利用电动汽车的分时服务费目标函数及其约束条件确定电动汽车的 充电服务费；
第四确定模块，用于利用电动汽车的停车费、充电费和充电服务费确定电动汽车的充电 总费用。
优选的，所述第一确定模块用于：
按下式计算所述电动汽车的停车费Wp：
上式中，sj为电动汽车第j种停车类型的停车时间，αjz为电动汽车在区域z中充电站第 j种停车类型对应的停车费率，G为充电高峰时段标识，G＝1表示充电高峰期，G＝0表示充电 低谷期，其中，当j＝1时，s1表示电动汽车停车类型为充电开始前的停车时间，当j＝2时，s2表示电动汽车停车类型为充电开始至充电结束的停车时间，当j＝3时，s3表示电动汽车停车 类型为充电结束后的停车时间。
优选的，所述第二确定模块用于：
按下式确定所述电动汽车的充电费We：
We＝ppQp+pfQf+pvQv
上式中，pp、pf、pv分别为峰、平、谷电价，Qp、Qf、Qv分别为电动汽车在负 荷峰、平、谷时段的用电量。
优选的，所述第三确定模块，包括：
获取单元，用于根据电动汽车的分时服务费目标函数及其约束条件，利用遗传算法获取 电动汽车充电服务费率；
确定单元，用于利用所述电动汽车的充电服务费率确定电动汽车的分时服务费。
进一步的，按下式确定电动汽车的分时服务费目标函数：
上式中，lt为电动汽车在t时段的负荷，Lt为典型日t时段负荷，Qt为电动汽车t 时段的充电负荷，c为充电桩总数，ρj为充电站j的服务强度，λj为充电站j的平均到 达率，Pj(0)为充电站j内单位时间里没有电动汽车到达的概率，Nt′为t时段处于工作 状态的充电桩状态，P0为充电桩功率，t∈[tst,tend]，tst为充电开始时间，tend为充电结束 时间，τ为充电开始时段为用电低谷时段的电动汽车数量，Qi,t为充电开始时段为用电低 谷时段的第i台电动汽车t时段的充电负荷；
其中，按下式确定充电开始时段为用电低谷时段的电动汽车数量τ：
上式中，x为充电服务费变化率，Nt为电动汽车在固定服务费价格时在t时段充电电动汽车的数量，为t时段所需的充电服 务费，为用电低谷时段t′所需的充电服务费；
按下式确定t时段所需的充电服务费
上式中，fst为t时段充电的服务费率；
按下式确定充电站j的平均到达率λj：
上式中，Tt为t时段时长。
进一步的，按下式确定电动汽车的分时服务费目标函数的约束条件：
上式中，fst为t时段充电的服务费率；R1为运营商实施分时服务费前的收益；R2为运营商实施分时服务费后的收益；Wtotal为实施分时服务费前车主的消费支出；Wtotal′ 为实施分时服务费后车主的消费支出；fstmax为服务费费率的最大值；
其中，按下式确定所述运营商实施分时服务费前的收益R1为：
上式中：ρ0为分时服务费实施前的服务费价格；为分时服务费实施前在t时段的电动汽车用电量；
按下式确定所述运营商实施分时服务费后的收益R2为：
上式中：ΔQt为分时服务费实施后在t时段减少的电动汽车用电量；ΔQt′为分时服务 费实施后在t时段增加的电动汽车用电量；
按下式确定所述实施分时服务费前车主的消费支出Wtotal:
按下式确定所述实施分时服务费后车主的消费支出Wtotal′:
上式中，tend为充电时刻的结束点；tst为充电时刻的起始点；N为峰谷时间段集合；ft为 充电站的电费；fs为实施分时服务费前的充电的服务费；Ee为充满电时的电量；fp为停车 费费率；tw、tc、tp分别为排队时间、充电时间、充电完成后停车时间；SoCst为剩余电量 的百分比；SoCen所需电量的百分比；Wp为电动汽车的停车费。
优选的，所述第四确定模块用于：
按下式确定所述充电的总费用Wtotal：
Wtotal＝We+Ws+Wp
上式中，We为电价电费，Ws为服务费，Wp为阶梯停车费。
本发明的有益效果：
本发明提供的技术方案，根据电动汽车的停车时间确定电动汽车的停车费；根据电动汽 车的充电用电量确定电动汽车的充电费；利用电动汽车的分时服务费目标函数及其约束条件 确定电动汽车的充电服务费；利用电动汽车的停车费、充电费和充电服务费确定电动汽车的 充电总费用；制定分时服务费价格策略，为电动汽车快充站运营商灵活制定服务费和停车费 价格提供参考依据。通过不同时段的服务费差异，可以引导用户在充电低谷时期进行充电， 可以缓解电网峰谷差，降低充电高峰充电桩占用情况，提高全天充电桩的使用率。
进一步的，基于本发明提供的技术方案，能够得到如下有益效果：
1、合理有效的计费策略在更好的提升用户满意度的同时，可引导电动汽车有序充电，规 避规模化电动汽车充电给电网带来的负荷波动，平抑电网峰谷差以提高电网利用率。
2、充电服务费在用户充电费用中占比很大，研究充电服务费计费策略，采用分时服务费 定价方法，可以更好的引导用户错峰充电，提升充电桩的周转率，增加充电站运营商的收益。
3、很多城市快充站建设在停车场，阶梯式的停车费计费方法可以引导用户快速完成补电 需求，尽早离开充电车位，防止用户长期占用充电车位。
4、考虑了停车场快充站得到区域差别。
5、本计费策略采用阶梯式计费方法，收取一定的停车费可以让用户不用充满车辆就及时 离开充电车位。
6、充电完成后的停车费较高，可以引导用户在充电完成后及早将车辆驶离充电车位，防 止长时间充电车位占用。
7、采用阶梯停车费后，如果用户在高峰时段长期占用了停车位，停车费将大大增加，既 可以引导用户减少充电车位占用时间，也可以增加运营商收益。
8、从用户的角度来说，在快充站进行充电应急补电，如果缩短充电时间，充电电量满足 续航需求即可，那么充电费和停车费减少，相对于之前的固定服务费价格，服务费也减少了， 用户既满足了余电不足的应急需求，也没有增加额外充电费用。
附图说明
图1是本发明一种电动汽车快充站充电分段计费方法的流程图；
图2是本发明一种电动汽车快充站充电分段计费装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
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它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的一种电动汽车快充站充电分段计费方法，如图1所示，包括：
101根据电动汽车的停车时间确定电动汽车的停车费；
102根据电动汽车的充电用电量确定电动汽车的充电费；
103利用电动汽车的分时服务费目标函数及其约束条件确定电动汽车的充电服务费；
104利用电动汽车的停车费、充电费和充电服务费确定电动汽车的充电总费用。
具体的，电动汽车快充站一般建设在车流人流较为集中密集区域，包括居住区、商贸区 和办公区等地，充电和停车资源较紧张。用户在停车场快充站进行充电时，如果不能及时完 成充电后让出充电车位，将会造成充电车位长期占用，无法提高充电车位利用率，因此需要 制定充电车位的停车费计费策略，通过价格杠杆引导用户的充电行为，让用户即充即走，防 止充电车位长期被占用，提高充电车位周转率。
在本计费策略中，考虑了停车场快充站在居住区和非居住区其充电高峰的时间差别，一 级非居住区中一类、二类和三类不同的停车费率。本计费策略采用阶梯式计费方法，对开始 充电阈值时间和超过阈值外的充电时间、充完电后的等待时间的停车费率阶梯式差别化，因 此，所述步骤101包括：
按下式计算所述电动汽车的停车费Wp：
上式中，sj为电动汽车第j种停车类型的停车时间，αjz为电动汽车在区域z中充电站第 j种停车类型对应的停车费率，G为充电高峰时段标识，G＝1表示充电高峰期，G＝0表示充电 低谷期，其中，当j＝1时，s1表示电动汽车停车类型为充电开始前的停车时间，当j＝2时，s2表示电动汽车停车类型为充电开始至充电结束的停车时间，当j＝3时，s3表示电动汽车停车 类型为充电结束后的停车时间。
阶梯停车费的三个维度
将充电过程的时间分为3段:充电开始到充电前，充电前到充电结束，充电结束到离开快 充站；
从充电时间的纬度看,按充电时刻(Ti)的繁忙程度,分为高峰期和低谷期；
从充电区域纬度来看,按居住区和非居住区又可以有不同的收费方式,例如，居住区根据 行政划分,分为1\2\3类居住区,停车费率不同。
进一步的，对于路侧占道停车场，收费区域分为三类不同区域及四个重点区域。例如北 京是按以下规则划分：一类地区为三环路(含)以内区域及中央商务区(CBD)、燕莎地区、 中关村西区、翠微商业区等4个重点区域；二类地区为五环路(含)以内除一类地区以外的 其他区域；三类地区为五环路以外区域。
用户选择快速充电主要以补电为主，额定功率为60kW的充电桩，一般充电30分钟即可 完成补电需求，因此停车费计费考虑以开始充电的30分钟以内免停车费，30分钟之后采用 阶梯式差别化计费方法。阈值设为30分钟。充电半小时后至充电结束采用优惠停车费收费， 充电完成后采用较高的停车费收费。对于可以让用户解决迫切的补电需求，超过阈值时间到 离站这段时间，收取一定的停车费，可以让用户获取适量电量就及时离开充电车位。
充电完成后的停车费高于充电时停车费，可以引导用户在充电完成后及早将车辆驶离充 电车位，防止长时间充电车位占用。
车辆进入后，使用普通停车位不充电的，出停车场时只收取停车场普通停车费；
充电开始到充电前30分钟；充电前30分钟到充电结束3)充电结束到离开快充站；从充电 时间的纬度看,按充电时刻的繁忙程度,分为高峰时段和非高峰时段在非居住区，充电高峰集 中在白天，而居住区充电高峰集中在晚上。为了引导用户在非高峰区充电，在非居住区白天 停车价格设置较高，在居住区晚上停车价格设置较高。
所述步骤102包括：
按下式确定所述电动汽车的充电费We：
We＝ppQp+pfQf+pvQv
上式中，pp、pf、pv分别为峰、平、谷电价，Qp、Qf、Qv分别为电动汽车在负 荷峰、平、谷时段的用电量。
所述步骤103中，对不同的时段设定不同的分时服务费价格,需要考虑多方面的因素, 同时进行多个目标函数进行优化。综合考虑社会效益和桩的利用率，采用的遗传多目标优化 方法处理多目标优化，对多目标分时服务费价格优化问题求解。
在传统的峰谷分时电价数学模型比较单一，主要是站在电网侧角度考虑，研究日负荷曲 线的峰负荷最小、日负荷曲线的谷负荷最大和日负荷曲线的峰谷差最小等问题。而随着电力 市场的不断发展和电动汽车大规模接入电网后进行充电对电网所造成的深远影响，电动汽车 车主和运营商的利益也成为了决策中必须要考虑的因素。
实行分时服务费价格的主要目的是为了引导用户合理充电，削峰填谷，减少峰谷差，使 负荷曲线更加平坦，其次可以降低快充站充电高峰等待时间，增加充电桩的利用率。同时， 由于服务费定价方案是用来引导电动汽车有序充电的，因此必须考虑将电动汽车用户的体验、 利益和运营商的利益协调最大化纳入目标函数。因此日负荷曲线的最高负荷、用户等待时间 和充电桩的利用率电动汽车用户所缴服务费及电费是衡量定价模型优劣的主要参数，因此， 所述步骤103包括：
根据电动汽车的分时服务费目标函数及其约束条件，利用遗传算法获取电动汽车充电服 务费率；
利用所述电动汽车的充电服务费率确定电动汽车的分时服务费。
进一步的，按下式确定电动汽车的分时服务费目标函数：
上式中，lt为电动汽车在t时段的负荷，Lt为典型日t时段负荷，Qt为电动汽车t 时段的充电负荷，c为充电桩总数，ρj为充电站j的服务强度，λj为充电站j的平均到 达率，Pj(0)为充电站j内单位时间里没有电动汽车到达的概率，Nt′为t时段处于工作 状态的充电桩状态，P0为充电桩功率，t∈[tst,tend]，tst为充电开始时间，tend为充电结束 时间，τ为充电开始时段为用电低谷时段的电动汽车数量，Qi,t为充电开始时段为用电低 谷时段的第i台电动汽车t时段的充电负荷；
其中，按下式确定充电开始时段为用电低谷时段的电动汽车数量τ：
上式中，x为充电服务费变化率，Nt为电动汽车在固定服务费价格时在t时段充电电动汽车的数量，为t时段所需的充电服 务费，为用电低谷时段t′所需的充电服务费；
按下式确定t时段所需的充电服务费
上式中，fst为t时段充电的服务费率；
按下式确定充电站j的平均到达率λj：
上式中，Tt为t时段时长。
按下式确定电动汽车的分时服务费目标函数的约束条件：
上式中，fst为t时段充电的服务费率；R1为运营商实施分时服务费前的收益；R2为运营商实施分时服务费后的收益；Wtotal为实施分时服务费前车主的消费支出；Wtotal′ 为实施分时服务费后车主的消费支出；fstmax为服务费费率的最大值；
其中，按下式确定所述运营商实施分时服务费前的收益R1为：
上式中：ρ0为分时服务费实施前的服务费价格；为分时服务费实施前在t时段的电动汽车用电量；
按下式确定所述运营商实施分时服务费后的收益R2为：
上式中：ΔQt为分时服务费实施后在t时段减少的电动汽车用电量；ΔQt′为分时服务 费实施后在t时段增加的电动汽车用电量；
按下式确定所述实施分时服务费前车主的消费支出Wtotal:
按下式确定所述实施分时服务费后车主的消费支出Wtotal′:
上式中，tend为充电时刻的结束点；tst为充电时刻的起始点；N为峰谷时间段集合；ft为 充电站的电费；fs为实施分时服务费前的充电的服务费；Ee为充满电时的电量；fp为停车 费费率；tw、tc、tp分别为排队时间、充电时间、充电完成后停车时间；SoCst为剩余电量 的百分比；SoCen所需电量的百分比；Wp为电动汽车的停车费。
所述步骤104，包括：
按下式确定所述充电的总费用Wtotal：
Wtotal＝We+Ws+Wp
上式中，We为电价电费，Ws为服务费，Wp为阶梯停车费。
在采用了分时服务费后和阶梯停车费后，引导了用户在高峰时段充电时间减少，平和谷 时段充电次数和时间增加。一方面，由于用户尽量选择谷时段进行长时间充电，充电费用有 所减少，但是降低了电网峰谷差，降低了电网建设成本。另一方面，运营商虽然在高峰时期 充电服务费收益减少了，但是由于分时服务费引导了用户选择非高峰时段进行长时间充电， 提高了充电桩周转率，总的收益增加了。从用户的角度来说，在快充站进行充电应急补电， 如果缩短充电时间，充电电量满足续航需求即可，那么充电费和停车费减少，相对于之前的 固定服务费价格，服务费也减少了，用户既满足了余电不足的应急需求，也没有增加额外充 电费用。而在采用分时服务费和阶梯停车费之前，如果有用户充完电后一直占用充电车位没 有及时离开，将导致充电车位长时间占用，导致其他用户无法充电，运营商收益降低。采用 阶梯停车费后，如果用户在高峰时段长期占用了停车位，停车费将大大增加，既可以引导用 户减少充电车位占用时间，也可以增加运营商收益。
本发明还提供一种电动汽车快充站充电分段计费装置,如图2所示，所述装置包括：
第一确定模块，用于根据电动汽车的停车时间确定电动汽车的停车费；
第二确定模块，用于根据电动汽车的充电用电量确定电动汽车的充电费；
第三确定模块，用于利用电动汽车的分时服务费目标函数及其约束条件确定电动汽车的 充电服务费；
第四确定模块，用于利用电动汽车的停车费、充电费和充电服务费确定电动汽车的充电 总费用。
优选的，所述第一确定模块用于：
按下式计算所述电动汽车的停车费Wp：
上式中，sj为电动汽车第j种停车类型的停车时间，αjz为电动汽车在区域z中充电站第 j种停车类型对应的停车费率，G为充电高峰时段标识，G＝1表示充电高峰期，G＝0表示充电 低谷期，其中，当j＝1时，s1表示电动汽车停车类型为充电开始前的停车时间，当j＝2时，s2表示电动汽车停车类型为充电开始至充电结束的停车时间，当j＝3时，s3表示电动汽车停车 类型为充电结束后的停车时间。
优选的，所述第二确定模块用于：
按下式确定所述电动汽车的充电费We：
We＝ppQp+pfQf+pvQv
上式中，pp、pf、pv分别为峰、平、谷电价，Qp、Qf、Qv分别为电动汽车在负 荷峰、平、谷时段的用电量。
优选的，所述第三确定模块，包括：
获取单元，用于根据电动汽车的分时服务费目标函数及其约束条件，利用遗传算法获取 电动汽车充电服务费率；
确定单元，用于利用所述电动汽车的充电服务费率确定电动汽车的分时服务费。
进一步的，按下式确定电动汽车的分时服务费目标函数：
上式中，lt为电动汽车在t时段的负荷，Lt为典型日t时段负荷，Qt为电动汽车t 时段的充电负荷，c为充电桩总数，ρj为充电站j的服务强度，λj为充电站j的平均到 达率，Pj(0)为充电站j内单位时间里没有电动汽车到达的概率，Nt′为t时段处于工作 状态的充电桩状态，P0为充电桩功率，t∈[tst,tend]，tst为充电开始时间，tend为充电结束 时间，τ为充电开始时段为用电低谷时段的电动汽车数量，Qi,t为充电开始时段为用电低 谷时段的第i台电动汽车t时段的充电负荷；
其中，按下式确定充电开始时段为用电低谷时段的电动汽车数量τ：
上式中，x为充电服务费变化率，Nt为电动汽车在固定服务费价格时在t时段充电电动汽车的数量，为t时段所需的充电服 务费，为用电低谷时段t′所需的充电服务费；
按下式确定t时段所需的充电服务费
上式中，fst为t时段充电的服务费率；
按下式确定充电站j的平均到达率λj：
上式中，Tt为t时段时长。
进一步的，按下式确定电动汽车的分时服务费目标函数的约束条件：
上式中，fst为t时段充电的服务费率；R1为运营商实施分时服务费前的收益；R2为运营商实施分时服务费后的收益；Wtotal为实施分时服务费前车主的消费支出；Wtotal′ 为实施分时服务费后车主的消费支出；fstmax为服务费费率的最大值；
其中，按下式确定所述运营商实施分时服务费前的收益R1为：
上式中：ρ0为分时服务费实施前的服务费价格；为分时服务费实施前在t时段的电动汽车用电量；
按下式确定所述运营商实施分时服务费后的收益R2为：
上式中：ΔQt为分时服务费实施后在t时段减少的电动汽车用电量；ΔQt′为分时服务 费实施后在t时段增加的电动汽车用电量；
按下式确定所述实施分时服务费前车主的消费支出Wtotal:
按下式确定所述实施分时服务费后车主的消费支出Wtotal′:
上式中，tend为充电时刻的结束点；tst为充电时刻的起始点；N为峰谷时间段集合；ft为 充电站的电费；fs为实施分时服务费前的充电的服务费；Ee为充满电时的电量；fp为停车 费费率；tw、tc、tp分别为排队时间、充电时间、充电完成后停车时间；SoCst为剩余电量 的百分比；SoCen所需电量的百分比；Wp为电动汽车的停车费。
优选的，所述第四确定模块用于：
按下式确定所述充电的总费用Wtotal：
Wtotal＝We+Ws+Wp
上式中，We为电价电费，Ws为服务费，Wp为阶梯停车费。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。 因此，本申请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，本申请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。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、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。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照 上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本 发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等 同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (14)

1.一种电动汽车快充站充电分段计费方法,其特征在于，所述方法包括：
根据电动汽车的停车时间确定电动汽车的停车费；
根据电动汽车的充电用电量确定电动汽车的充电费；
利用电动汽车的分时服务费目标函数及其约束条件确定电动汽车的充电服务费；
利用电动汽车的停车费、充电费和充电服务费确定电动汽车的充电总费用。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据电动汽车的停车时间确定电动汽车的停车费Wp包括：
按下式计算所述电动汽车的停车费Wp：
上式中，sj为电动汽车第j种停车类型的停车时间，αjz为电动汽车在区域z中充电站第j种停车类型对应的停车费率，G为充电高峰时段标识，G＝1表示充电高峰期，G＝0表示充电低谷期，其中，当j＝1时，s1表示电动汽车停车类型为充电开始前的停车时间，当j＝2时，s2表示电动汽车停车类型为充电开始至充电结束的停车时间，当j＝3时，s3表示电动汽车停车类型为充电结束后的停车时间。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据电动汽车的充电用电量确定电动汽车的充电费We：
按下式确定所述电动汽车的充电费We：
We＝ppQp+pfQf+pvQv
上式中，pp、pf、pv分别为峰、平、谷电价，Qp、Qf、Qv分别为电动汽车在负荷峰、平、谷时段的用电量。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，利用电动汽车的分时服务费目标函数及其约束条件确定电动汽车的充电服务费，包括：
根据电动汽车的分时服务费目标函数及其约束条件，利用遗传算法获取电动汽车充电服务费率；
利用所述电动汽车的充电服务费率确定电动汽车的分时服务费。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，按下式确定电动汽车的分时服务费目标函数：
上式中，lt为电动汽车在t时段的负荷，Lt为典型日t时段负荷，Qt为电动汽车t时段的充电负荷，c为充电桩总数，ρj为充电站j的服务强度，λj为充电站j的平均到达率，Pj(0)为充电站j内单位时间里没有电动汽车到达的概率，N′t为t时段处于工作状态的充电桩状态，P0为充电桩功率，t∈[tst,tend]，tst为充电开始时间，tend为充电结束时间，τ为充电开始时段为用电低谷时段的电动汽车数量，Qi,t为充电开始时段为用电低谷时段的第i台电动汽车t时段的充电负荷；
其中，按下式确定充电开始时段为用电低谷时段的电动汽车数量τ：
上式中，x为充电服务费变化率，Nt为电动汽车在固定服务费价格时在t时段充电电动汽车的数量，为t时段所需的充电服务费，为用电低谷时段t′所需的充电服务费；
按下式确定t时段所需的充电服务费
上式中，fst为t时段充电的服务费率；
按下式确定充电站j的平均到达率λj：
上式中，Tt为t时段时长。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，按下式确定电动汽车的分时服务费目标函数的约束条件：
上式中，fst为t时段充电的服务费率；R1为运营商实施分时服务费前的收益；R2为运营商实施分时服务费后的收益；Wtotal为实施分时服务费前车主的消费支出；Wtotal′为实施分时服务费后车主的消费支出；fstmax为服务费费率的最大值；
其中，按下式确定所述运营商实施分时服务费前的收益R1为：
上式中：ρ0为分时服务费实施前的服务费价格；为分时服务费实施前在t时段的电动汽车用电量；
按下式确定所述运营商实施分时服务费后的收益R2为：
上式中：ΔQt为分时服务费实施后在t时段减少的电动汽车用电量；ΔQt′为分时服务费实施后在t时段增加的电动汽车用电量；
按下式确定所述实施分时服务费前车主的消费支出Wtotal:
按下式确定所述实施分时服务费后车主的消费支出Wtotal′:
上式中，tend为充电时刻的结束点；tst为充电时刻的起始点；N为峰谷时间段集合；ft为充电站的电费；fs为实施分时服务费前的充电的服务费；Ee为充满电时的电量；fp为停车费费率；tw、tc、tp分别为排队时间、充电时间、充电完成后停车时间；SoCst为剩余电量的百分比；SoCen所需电量的百分比；Wp为电动汽车的停车费。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用电动汽车的停车费、充电费和充电服务费确定电动汽车的充电总费用，包括：
按下式确定所述充电的总费用Wtotal：
Wtotal＝We+Ws+Wp
上式中，We为电价电费，Ws为服务费，Wp为阶梯停车费。
8.一种电动汽车快充站充电分段计费装置,其特征在于，所述装置包括：
第一确定模块，用于根据电动汽车的停车时间确定电动汽车的停车费；
第二确定模块，用于根据电动汽车的充电用电量确定电动汽车的充电费；
第三确定模块，用于利用电动汽车的分时服务费目标函数及其约束条件确定电动汽车的充电服务费；
第四确定模块，用于利用电动汽车的停车费、充电费和充电服务费确定电动汽车的充电总费用。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块用于：
按下式计算所述电动汽车的停车费Wp：
上式中，sj为电动汽车第j种停车类型的停车时间，αjz为电动汽车在区域z中充电站第j种停车类型对应的停车费率，G为充电高峰时段标识，G＝1表示充电高峰期，G＝0表示充电低谷期，其中，当j＝1时，s1表示电动汽车停车类型为充电开始前的停车时间，当j＝2时，s2表示电动汽车停车类型为充电开始至充电结束的停车时间，当j＝3时，s3表示电动汽车停车类型为充电结束后的停车时间。
10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第二确定模块用于：
按下式确定所述电动汽车的充电费We：
We＝ppQp+pfQf+pvQv
上式中，pp、pf、pv分别为峰、平、谷电价，Qp、Qf、Qv分别为电动汽车在负荷峰、平、谷时段的用电量。
11.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第三确定模块，包括：
获取单元，用于根据电动汽车的分时服务费目标函数及其约束条件，利用遗传算法获取电动汽车充电服务费率；
确定单元，用于利用所述电动汽车的充电服务费率确定电动汽车的分时服务费。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，按下式确定电动汽车的分时服务费目标函数：
上式中，lt为电动汽车在t时段的负荷，Lt为典型日t时段负荷，Qt为电动汽车t时段的充电负荷，c为充电桩总数，ρj为充电站j的服务强度，λj为充电站j的平均到达率，Pj(0)为充电站j内单位时间里没有电动汽车到达的概率，Nt′为t时段处于工作状态的充电桩状态，P0为充电桩功率，t∈[tst,tend]，tst为充电开始时间，tend为充电结束时间，τ为充电开始时段为用电低谷时段的电动汽车数量，Qi,t为充电开始时段为用电低谷时段的第i台电动汽车t时段的充电负荷；
其中，按下式确定充电开始时段为用电低谷时段的电动汽车数量τ：
上式中，x为充电服务费变化率，Nt为电动汽车在固定服务费价格时在t时段充电电动汽车的数量，为t时段所需的充电服务费，为用电低谷时段t′所需的充电服务费；
按下式确定t时段所需的充电服务费
上式中，fst为t时段充电的服务费率；
按下式确定充电站j的平均到达率λj：
上式中，Tt为t时段时长。
13.如权利要求11所述的装置，其特征在于，按下式确定电动汽车的分时服务费目标函数的约束条件：
上式中，fst为t时段充电的服务费率；R1为运营商实施分时服务费前的收益；R2为运营商实施分时服务费后的收益；Wtotal为实施分时服务费前车主的消费支出；Wtotal′为实施分时服务费后车主的消费支出；fstmax为服务费费率的最大值；
其中，按下式确定所述运营商实施分时服务费前的收益R1为：
上式中：ρ0为分时服务费实施前的服务费价格；为分时服务费实施前在t时段的电动汽车用电量；
按下式确定所述运营商实施分时服务费后的收益R2为：
上式中：ΔQt为分时服务费实施后在t时段减少的电动汽车用电量；ΔQt′为分时服务费实施后在t时段增加的电动汽车用电量；
按下式确定所述实施分时服务费前车主的消费支出Wtotal:
按下式确定所述实施分时服务费后车主的消费支出Wtotal′:
上式中，tend为充电时刻的结束点；tst为充电时刻的起始点；N为峰谷时间段集合；ft为充电站的电费；fs为实施分时服务费前的充电的服务费；Ee为充满电时的电量；fp为停车费费率；tw、tc、tp分别为排队时间、充电时间、充电完成后停车时间；SoCst为剩余电量的百分比；SoCen所需电量的百分比；Wp为电动汽车的停车费。
14.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第四确定模块用于：
按下式确定所述充电的总费用Wtotal：
Wtotal＝We+Ws+Wp
上式中，We为电价电费，Ws为服务费，Wp为阶梯停车费。
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