CN111369741A - 一种电力市场下多停车场共享车位与电动汽车撮合系统 - Google Patents

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Abstract

本发明具体涉及一种电力市场下多停车场共享车位与电动汽车撮合系统，包括车辆模块、停车场模块、价格区间模块、电价模块、撮合模块和输出模块。车辆模块将收集到的有停车需求的得起的信息传输至撮合模块；停车场模块将收集的多个停车场信息传输至撮合模块；撮合模块对有停车需求的车辆和各停车场中的共享车位进行撮合优化，将优化得到的停车场电价输出到车辆停车需求模块，并将撮合结果输出至输出模块；价格区间模块用于对车辆报价信息进行价格分组，并将分组信息输出至撮合模块；电价模块用于收集预测不同节点的实时电价与各停车场的容量电价，并将数据输出至撮合模块；输出模块用于接收撮合模块的结果。

Description

一种电力市场下多停车场共享车位与电动汽车撮合系统
技术领域
本发明涉及共享车位领域，尤其涉及一种电力市场下多停车场共享车位与电动汽车撮合系统。
背景技术
随着电动汽车保有量的迅速增加，基于电力市场的共享车位经济应运而生。共享经济是提升社会效率的重要手段，共享车位是共享经济的一种实现方式。车位的拥有者可以通过在车位闲置时共享给需求者来获取收益。同样，电动汽车车主可以通过电动汽车参与电力市场获得收益。通常共享车位的车主给出自己出租车位的时间段和每小时租金，电动汽车给出自己需求的停车时间和每小时报价，两者进行匹配。但对于电动汽车与共享车位的匹配问题，除了要考虑上述的时间要求和价格要求外，还要考虑电动汽车如何参与电力市场的问题，并且当存在多个共享电动汽车停车场时，还要考虑停车场之间的竞争以及停车场之间的电价差异带来的不同收益。电动汽车参与电力市场的行为叫v2g,，也就是把电动车的电能输出到电网，电动汽车可以在电价高的时候卖电，电价低的时候买电，从而赚取利益；而停车场通过容量电价来赚取利益。所谓容量电价一般比实时电价高，所以停车场可以在保证电动汽车收益不减小的前提下，调整电动汽车的充电功率来降低容量峰值，从而赚钱。其中，由于每个停车场所处的电网节点不同，每个停车场的实时电价可能不一样，所以同一辆电动汽车在各个停车场的收益不一样。需要一种多停车场共享车位与电动汽车撮合系统不仅能保证电动车车主获利，也要保证参与的停车场获利。
现有技术只考虑了单个停车场中电动汽车参与电力市场的情况或者多个停车场中对普通汽车的竞争问题，没有综合考虑电力市场下多个停车场的共享车位与电动汽车的撮合问题，导致实用性不强，经济效益不明显。
发明内容
1.所要解决的技术问题：
针对上述技术问题，本发明提出一种电力市场下多停车场共享车位与电动汽车撮合系统，该系统，能解决多个停车场中的共享车位与电动汽车撮合问题的同时，考虑了电动汽车如何参与电力市场，提高车位共享的经济价值。
2.技术方案：
一种电力市场下多停车场共享车位与电动汽车撮合系统，其特征在于：包括车辆模块、停车场模块、价格区间模块、电价模块、撮合模块和输出模块。
所述车辆模块设置车辆停车需求模块；所述车辆停车需求模块用于收集有车辆停车需求的电动汽车车辆的信息；所述车辆停车需求模块包括车辆停车需求位置模块与车辆停车需求报价模块信息；所述车辆停车需求模块还收集分配好停车场共享车位后经过典型效益模块计算的车辆收益；所述车辆停车需求模块将采集的信息向撮合模块输出；所述车辆停车需求位置模块用于接收有停车需求的电动汽车的车辆位置信息，根据车辆的位置信息计算该电动汽车距离每个停车场的距离；所述车辆停车需求报价模块信息用于接收有停车需求的电动汽车发出的车辆报价信息，所述车辆报价信息包括车辆停车的开始和结束时间以及车辆每小时的报价信息；所述典型效益模块接收该电动汽车被分配的共享车位的对应停车场电价模块的电价信息根据预设的典型收益规则计算。
所述停车场模块设置停车场信息模块组；所述停车场信息模块组包括至少一个停车场信息模块；每个停车场信息模块对应收集一个停车场信息；所述停车场信息模块采集对应的停车场内的能够提供的共享车位报价信息、停车场的位置信息和停车场的基础负荷信息，并将停车场信息输出至撮合模块；所述共享车位报价信息包括共享车位的价格与共享车位的能够提供的时间。
所述价格区间模块将接收到电动汽车的车辆停车需求报价模块的车辆报价，将电动汽车的车辆停车的报价进行价格分区；所述价格分区为根据预设的价格区间进行分区；并将分组信息输出至撮合模块。
所述电价模块用于收集预测不同节点的实时电价与各个停车场的容量电价，并将数据输出至撮合模块。
所述撮合模块对有停车需求的车辆和各停车场中的共享车位根据预设的撮合规则进行撮合优化，将优化得到的停车场电价输出到车辆停车需求模块，并将撮合结果输出至停车场输出模块。
所述撮合模块具体包括与停车场对应的停车需求排序模块、停车场调度模块、效益计算模块、排序模块、停车场停车需求排序表模块、撮合规则模块、匹配模块、停车场通信模块；撮合过程具体包括以下步骤：
S1：停车场停车需求排序报价模块组为每个停车场设置一个对应的停车需求排序报价模块；每个停车需求排序报价模块接收车辆停车需求模块中的所有有停车需求的电动汽车的车辆信息，并根据车辆信息中的报价信息对有停车需求的车辆进行降序分区生成停车场停车需求排序表；每个停车场均生成对应停车场停车需求排序表；所述停车场停车需求排序表包括价格区间、汽车编号以及汽车报价信息；所述价格区间按预设的降序分区。
S2：停车场调度模块每轮按随机顺序抽取提供一个共享车位的停车场。
S3：对S2选择的停车场，，通过预设的车位效益计算模块对该停车场停车需求排序表中最高价格区间的所有车辆计算对停车场的收益；并通过排序模块对停车场的收益按收益从高到低排序生成该停车场停车需求排序表。
S4:对步骤S3生成的停车场停车需求排序表中挑选最高价格区间中对停车场收益最大的车辆入场匹配该停车场的共享车位。
S5：通过预设的撮合规则判断S4步骤中选择的车辆与停车场的共享车位是否匹配；具体撮合规则为：判断车辆的报价是否不低于停车场共享车位每小时的报价信息、车辆报价信息中的停车时间段是否处于共享车位提供的时间段之内；如果是，则继续下面的步骤；如果不是，从步骤S1重新开始撮合，直至满足撮合规则。
S6:输出确定满足撮合规则的车辆与车位，并通过通信模块传输至停车场端与有停车需求端。
进一步地，所述典型收益模块为根据预设的计算效益的规则对电动汽车进行充放电效益计算，得出电动汽车的收益的过程，所述预设的计算效益的规则具体为公式(1)：
Figure BDA0002409824960000031
式(1)中，f1为车辆的电费；PE为t时刻的电价；Pit为第i台车第t时刻的充电功率；Pmax为最大充电功率；Tin.i为第i台车的进场时刻；Tout.i为第i台车的离场时刻；Pmin为最小充电功率，该值为负数时代表电动汽车在放电；Emin为最低电量；Ein.i为第i台电动汽车入场时电量；Emax为电动汽车最高电量；公式(1)的计算结果是电动汽车在电网电价下的最低充电电费，电动汽车的收益为平均充电电费减去最低充电电费；所述平均充电电费的计算方法如公式(4)为：
Figure BDA0002409824960000032
公式(4)中，fave.i为第i台车的平均充电电费，Pave.i为第i台车的平均充电功率。
进一步地，所述车位效益计算模块用于对停车场停车需求排序表中最高价格区间的所有车辆计算对停车场的收益；具体计算过程为：
Figure BDA0002409824960000041
式(2)其中f2为目标函数值即停车场总电费成本；Part1为停车场向电网缴纳的电度电费；Part2为电动汽车向停车场缴纳的电度电费；Part3为停车场向电网缴纳的容量电费；PE为电网电价；Pp为停车场电价；Pc为容量电价；LObase为停车场的基础负荷；LOev为历史入场的电动汽车负荷；Pmi为电动汽车i在停车场电价下的最优充放电策略；Pmir为电动汽车i的所有可能的充放电策略集；k为常数，取较大的负值。
约束条件为：
Figure BDA0002409824960000042
(3)式中，PEV为预估车辆收益，约束1保证电动汽车的预估收益不会降低，约束2保证停车场电价为正数且不大于电网电价的最大值。
进一步地，每个停车场还设置停车场通信模块；所述停车场通讯模块检测到一辆电动汽车在该停车场后，删去与该电动汽车匹配的共享车位的提供停车的对应时间段，同时删去其他停车场停车需求排序表中该电动汽车的车辆的信息，并记录该车辆的充放电行为传输到效益计算模块作为该停车场的新增负荷。
3.有益效果：
本发明提供一种电力市场下多停车场共享车位与电动汽车撮合系统，不仅能解决多个停车场中的共享车位与电动汽车撮合问题的同时，还同时考虑了电动汽车如何参与电力市场。该系统可用于多个商业楼宇(如写字楼商场酒店)的共享停车位的综合管理，通过效益计算模块保证各楼宇获得利润，通过停车场间调度模块平衡各楼宇的利益。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的撮合模块的具体结构图；
图3为具体实施例中停车场停车需求排序表的一种具体展示示意图；
图4为本发明中的停车场停车需求排序表的工作流程图.
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体的说明。
如附图1所示，一种电力市场下多停车场共享车位与电动汽车撮合系统，其特征在于：包括车辆模块、停车场模块、价格区间模块、电价模块、撮合模块和输出模块。
所述车辆模块设置车辆停车需求模块；所述车辆停车需求模块用于收集有车辆停车需求的电动汽车车辆的信息；所述车辆停车需求模块包括车辆停车需求位置模块与车辆停车需求报价模块信息；所述车辆停车需求模块还收集分配好停车场共享车位后经过典型效益模块计算的车辆收益；所述车辆停车需求模块将采集的信息向撮合模块输出；所述车辆停车需求位置模块用于接收有停车需求的电动汽车的车辆位置信息，根据车辆的位置信息计算该电动汽车距离每个停车场的距离；所述车辆停车需求报价模块信息用于接收有停车需求的电动汽车发出的车辆报价信息，所述车辆报价信息包括车辆停车的开始和结束时间以及车辆每小时的报价信息；所述典型效益模块接收该电动汽车被分配的共享车位的对应停车场电价模块的电价信息根据预设的典型收益规则计算。
所述停车场模块设置停车场信息模块组；所述停车场信息模块组包括至少一个停车场信息模块；每个停车场信息模块对应收集一个停车场信息；所述停车场信息模块采集对应的停车场内的能够提供的共享车位报价信息、停车场的位置信息和停车场的基础负荷信息，并将停车场信息输出至撮合模块；所述共享车位报价信息包括共享车位的价格与共享车位的能够提供的时间。停车场的基础负荷代表停车场固有的负荷总和。
所述价格区间模块将接收到电动汽车的车辆停车需求报价模块的车辆报价，将电动汽车的车辆停车的报价进行价格分区；所述价格分区为根据预设的价格区间进行分区；并将分组信息输出至撮合模块。
所述电价模块用于收集预测不同节点的实时电价与各个停车场的容量电价，并将数据输出至撮合模块。需要说明的是电价模块5中的电价除了实时电价外，还可以采用尖峰电价和分时电价等动态电价模式。
如附图2所示，所述撮合模块对有停车需求的车辆和各停车场中的共享车位根据预设的撮合规则进行撮合优化，将优化得到的停车场电价输出到车辆停车需求模块，并将撮合结果输出至停车场输出模块。
所述撮合模块具体包括与停车场对应的停车需求排序模块、停车场调度模块、效益计算模块、排序模块、停车场停车需求排序表模块、撮合规则模块、匹配模块、停车场通信模块；撮合过程具体包括以下步骤：
S1：停车场停车需求排序报价模块组为每个停车场设置一个对应的停车需求排序报价模块；每个停车需求排序报价模块接收车辆停车需求模块中的所有有停车需求的电动汽车的车辆信息，并根据车辆信息中的报价信息对有停车需求的车辆进行降序分区生成停车场停车需求排序表；每个停车场均生成对应停车场停车需求排序表；所述停车场停车需求排序表包括价格区间、汽车编号以及汽车报价信息；所述价格区间按预设的降序分区。
S2：停车场调度模块每轮按随机顺序抽取提供一个共享车位的停车场。
S3：对S2选择的停车场，，通过预设的车位效益计算模块对该停车场停车需求排序表中最高价格区间的所有车辆计算对停车场的收益；并通过排序模块对停车场的收益按收益从高到低排序生成该停车场停车需求排序表。
本方法中，停车场停车需求排序表模块由车辆的报价和车辆对停车场收益组成，用于停车场挑选最高价格区间中对停车场收益最大的车辆入场匹配车位。这保证了报价越高的车辆撮合成功的机会越大，同时也保证了对停车场收益大的车辆撮合成功的机会越大。
S4:对步骤S3生成的停车场停车需求排序表中挑选最高价格区间中对停车场收益最大的车辆入场匹配该停车场的共享车位。
S5：通过预设的撮合规则判断S4步骤中选择的车辆与停车场的共享车位是否匹配；具体撮合规则为：判断车辆的报价是否不低于停车场共享车位每小时的报价信息、车辆报价信息中的停车时间段是否处于共享车位提供的时间段之内；如果是，则继续下面的步骤；如果不是，从步骤S1重新开始撮合，直至满足撮合规则。
S6:输出确定满足撮合规则的车辆与车位，并通过通信模块传输至停车场端与有停车需求端。
本方法中，撮合规则模块用于确认车辆的报价不低于车位的报价、车辆的停车时间段处于车位的出租时间段之内。
进一步地，所述典型收益模块为根据预设的计算效益的规则对电动汽车进行充放电效益计算，得出电动汽车的收益的过程，所述预设的计算效益的规则具体为公式(1)：
Figure BDA0002409824960000071
式(1)中，f1为车辆的电费；PE为t时刻的电价；Pit为第i台车第t时刻的充电功率；Pmax为最大充电功率；Tin.i为第i台车的进场时刻；Tout.i为第i台车的离场时刻；Pmin为最小充电功率，该值为负数时代表电动汽车在放电；Emin为最低电量；Ein.i为第i台电动汽车入场时电量；Emax为电动汽车最高电量；公式(1)的计算结果是电动汽车在电网电价下的最低充电电费，电动汽车的收益为平均充电电费减去最低充电电费；所述平均充电电费的计算方法如公式(4)为：
Figure BDA0002409824960000072
公式(4)中，fave.i为第i台车的平均充电电费，Pave.i为第i台车的平均充电功率。
进一步地，所述车位效益计算模块用于对停车场停车需求排序表中最高价格区间的所有车辆计算对停车场的收益；具体计算过程为：
Figure BDA0002409824960000073
式(2)其中f2为目标函数值即停车场总电费成本；Part1为停车场向电网缴纳的电度电费；Part2为电动汽车向停车场缴纳的电度电费；Part3为停车场向电网缴纳的容量电费；PE为电网电价；Pp为停车场电价；Pc为容量电价；LObase为停车场的基础负荷；LOev为历史入场的电动汽车负荷；Pmi为电动汽车i在停车场电价下的最优充放电策略；Pmir为电动汽车i的所有可能的充放电策略集；k为常数，取较大的负值。
约束条件为：
Figure BDA0002409824960000081
(3)式中，PEV为预估车辆收益，约束1保证电动汽车的预估收益不会降低，约束2保证停车场电价为正数且不大于电网电价的最大值。
进一步地，每个停车场还设置停车场通信模块；所述停车场通讯模块检测到一辆电动汽车在该停车场后，删去与该电动汽车匹配的共享车位的提供停车的对应时间段，同时删去其他停车场停车需求排序表中该电动汽车的车辆的信息，并记录该车辆的充放电行为传输到效益计算模块作为该停车场的新增负荷
以下详细介绍上述实施例中停车场停车需求排序表的一种具体展示示意图。
图3是停车场停车需求排序表的一种具体展示示意图，第一列为价格区间，本示例中价格区间为3元人民币，需要注意的是该价格区间可以任意取值。第二列为汽车编号，第三列为电动汽车报价，第四列为电动汽车对停车场的收益。
上述内容叙述了停车场停车需求排序表的构成结构，下面描述停车场停车需求排序表的生成流程。
该表的生成流程如图4所示：
步骤S001：根据某停车场的位置对车辆停车需求进行距离筛选；
停车场位置信息由停车场位置信息模块获得，车辆位置信息由车辆停车需求位置模块获得，距离筛选一般由停车场根据设定的步行时间或距离长度对车辆停车需求进行筛选。
步骤S002：按价格区间对筛选后的车辆停车需求进行分组；
车辆报价处于同一个价格区间的为一组，车辆报价较高的区间位于表格的上端。
步骤S003：计算每个价格区间内的车辆对停车场的效益；
该收益由效益计算模块得出。
步骤S004：每个价格区间内对效益进行从高到低排序。
停车场停车需求排序报价模块组由至少一个停车场停车需求排序报价模块组成，在图2中特别地以N个停车场停车需求排序报价模块为例，分别记为停车场1停车需求排序报价模块至停车场N停车需求排序报价模块。
停车场停车需求排序报价模块用于对每个停车场所有可能入场停车的车辆停车需求在每个价格区间内对车辆报价进行降序分区。所述每个停车场所有可能入场停车的车辆停车需求的意思是车辆的位置信息满足对应停车场的距离要求，该距离要求一般为步行时间或距离长度；同时，车辆的报价不低于车位的报价、车辆的停车时间段处于车位的出租时间段之内。
停车场间调度模块用于每轮按随机顺序安排停车场抽取停车场停车需求排序表中的一台车辆入场停车。每轮按随机顺序安排停车场抽取一辆车辆的意义在于平衡各个停车场之间的利益，保证各停车场在机制上的公平性。以Matlab为例，N个停车场随机顺序的公式为random order＝randperm(N)。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (4)

1.一种电力市场下多停车场共享车位与电动汽车撮合系统，其特征在于：包括车辆模块、停车场模块、价格区间模块、电价模块、撮合模块和输出模块；
所述车辆模块设置车辆停车需求模块；所述车辆停车需求模块用于收集有车辆停车需求的电动汽车车辆的信息；所述车辆停车需求模块包括车辆停车需求位置模块与车辆停车需求报价模块信息；所述车辆停车需求模块还收集分配好停车场共享车位后经过典型效益模块计算的车辆收益；所述车辆停车需求模块将采集的信息向撮合模块输出；所述车辆停车需求位置模块用于接收有停车需求的电动汽车的车辆位置信息，根据车辆的位置信息计算该电动汽车距离每个停车场的距离；所述车辆停车需求报价模块信息用于接收有停车需求的电动汽车发出的车辆报价信息，所述车辆报价信息包括车辆停车的开始和结束时间以及车辆每小时的报价信息；所述典型效益模块接收该电动汽车被分配的共享车位的对应停车场电价模块的电价信息根据预设的典型收益规则计算；
所述停车场模块设置停车场信息模块组；所述停车场信息模块组包括至少一个停车场信息模块；每个停车场信息模块对应收集一个停车场信息；所述停车场信息模块采集对应的停车场内的能够提供的共享车位报价信息、停车场的位置信息和停车场的基础负荷信息，并将停车场信息输出至撮合模块；所述共享车位报价信息包括共享车位的价格与共享车位的能够提供的时间；
所述价格区间模块将接收到电动汽车的车辆停车需求报价模块的车辆报价，将电动汽车的车辆停车的报价进行价格分区；所述价格分区为根据预设的价格区间进行分区；并将分组信息输出至撮合模块；
所述电价模块用于收集预测不同节点的实时电价与各个停车场的容量电价，并将数据输出至撮合模块；
所述撮合模块对有停车需求的车辆和各停车场中的共享车位根据预设的撮合规则进行撮合优化，将优化得到的停车场电价输出到车辆停车需求模块，并将撮合结果输出至停车场输出模块；
所述撮合模块具体包括与停车场对应的停车需求排序模块、停车场调度模块、效益计算模块、排序模块、停车场停车需求排序表模块、撮合规则模块、匹配模块、停车场通信模块；撮合过程具体包括以下步骤：
S1：停车场停车需求排序报价模块组为每个停车场设置一个对应的停车需求排序报价模块；每个停车需求排序报价模块接收车辆停车需求模块中的所有有停车需求的电动汽车的车辆信息，并根据车辆信息中的报价信息对有停车需求的车辆进行降序分区生成停车场停车需求排序表；每个停车场均生成对应停车场停车需求排序表；所述停车场停车需求排序表包括价格区间、汽车编号以及汽车报价信息；所述价格区间按预设的降序分区；
S2：停车场调度模块每轮按随机顺序抽取提供一个共享车位的停车场；
S3：对S2选择的停车场，，通过预设的车位效益计算模块对该停车场停车需求排序表中最高价格区间的所有车辆计算对停车场的收益；并通过排序模块对停车场的收益按收益从高到低排序生成该停车场停车需求排序表；
S4:对步骤S3生成的停车场停车需求排序表中挑选最高价格区间中对停车场收益最大的车辆入场匹配该停车场的共享车位；
S5：通过预设的撮合规则判断S4步骤中选择的车辆与停车场的共享车位是否匹配；具体撮合规则为：判断车辆的报价是否不低于停车场共享车位每小时的报价信息、车辆报价信息中的停车时间段是否处于共享车位提供的时间段之内；如果是，则继续下面的步骤；如果不是，从步骤S1重新开始撮合，直至满足撮合规则；
S6:输出确定满足撮合规则的车辆与车位，并通过通信模块传输至停车场端与有停车需求端。
2.根据权利要求1所述的一种电力市场下多停车场共享车位与电动汽车撮合系统，其特征在于：所述典型收益模块为根据预设的计算效益的规则对电动汽车进行充放电效益计算，得出电动汽车的收益的过程，所述预设的计算效益的规则具体为公式(1)：
Figure FDA0002409824950000021
式(1)中，f1为车辆的电费；PE为t时刻的电价；Pit为第i台车第t时刻的充电功率；Pmax为最大充电功率；Tin.i为第i台车的进场时刻；Tout.i为第i台车的离场时刻；Pmin为最小充电功率，该值为负数时代表电动汽车在放电；Emin为最低电量；Ein.i为第i台电动汽车入场时电量；Emax为电动汽车最高电量；公式(1)的计算结果是电动汽车在电网电价下的最低充电电费，电动汽车的收益为平均充电电费减去最低充电电费；所述平均充电电费的计算方法如公式(4)为：
Figure FDA0002409824950000031
公式(4)中，fave.i为第i台车的平均充电电费，Pave.i为第i台车的平均充电功率。
3.根据权利要求1所述的一种电力市场下多停车场共享车位与电动汽车撮合系统，其特征在于：所述车位效益计算模块用于对停车场停车需求排序表中最高价格区间的所有车辆计算对停车场的收益；具体计算过程为：
Figure FDA0002409824950000032
式(2)其中f2为目标函数值即停车场总电费成本；Part1为停车场向电网缴纳的电度电费；Part2为电动汽车向停车场缴纳的电度电费；Part3为停车场向电网缴纳的容量电费；PE为电网电价；Pp为停车场电价；Pc为容量电价；LObase为停车场的基础负荷；LOev为历史入场的电动汽车负荷；Pmi为电动汽车i在停车场电价下的最优充放电策略；Pmir为电动汽车i的所有可能的充放电策略集；k为常数，取较大的负值；
约束条件为：
Figure FDA0002409824950000033
(3)式中，PEV为预估车辆收益；约束1保证电动汽车的预估收益不会降低，约束2保证停车场电价为正数且不大于电网电价的最大值。
4.根据权利要求1所述的一种电力市场下多停车场共享车位与电动汽车撮合系统，其特征在于：每个停车场还设置停车场通信模块；所述停车场通讯模块检测到一辆电动汽车在该停车场后，删去与该电动汽车匹配的共享车位的提供停车的对应时间段，同时删去其他停车场停车需求排序表中该电动汽车的车辆的信息，并记录该车辆的充放电行为传输到效益计算模块作为该停车场的新增负荷。
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