CN113222336A - 一种考虑周围充电站影响的充电站服务范围计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种考虑周围充电站影响的充电站服务范围计算方法，包括：将充电站及其所有评价指标和服务半径，分别作为方案层、准则层和决策层，采用层次分析法建立城市充电站的评价指标体系，得到各评价指标权重；根据距城市中心的距离确定待计算充电站所属城市区域及其服务半径标准值；根据各项评价指标权重，并考虑待计算充电站的评价指标数值及周围其他充电站的评价指标数值和所属城市区域所有充电站中的评价指标最大数值，计算各项评价指标数值在服务范围计算中所占比例；根据待计算充电站的服务半径标准值和各项评价指标数值在服务范围计算中所占比例，计算得到待计算充电站的服务半径。本发明能够为用户更准确地提供充电站的服务范围。

Description

一种考虑周围充电站影响的充电站服务范围计算方法

技术领域

本发明属于电动汽车充电站相关领域，特别涉及一种考虑周围充电站影响的充电站服务 范围计算方法。

背景技术

目前我国电动汽车及其相应的配套充电设施将呈现出快速发展态势。

电动汽车充电站数量众多，为响应与其他充电站的竞争关系，因为，在地图界面显示充 电站的服务范围，并凸显充电站之间的竞争关系意义重大。然而，大多数关于电动汽车充电 站的研究并没有考虑到充电站之间的相互影响因素。因此，亟需一种考虑到充电站之间相互 影响因素的计算充电站服务范围的方法。

发明内容

本发明提供一种考虑周围充电站影响的充电站服务范围计算方法，能够为用户更准确地 提供充电站的服务范围。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种考虑周围充电站影响的充电站服务范围计算方法，包括：

步骤S1，将充电站作为层次模型的方案层、充电站的所有评价指标作为层次模型的准则 层、充电站的服务半径作为层次模型的决策层，采用层次分析法建立城市充电站的评价指标 体系，从而得到充电站每项评价指标的权重；

步骤S2，根据待计算充电站距城市中心的距离，确定待计算充电站所属城市区域，得到 待计算充电站的服务半径标准值；

步骤S3，根据充电站各项评价指标的权重，并同时考虑待计算充电站的评价指标数值及 其周围预设范围内其他充电站的评价指标数值和所属城市区域中所有充电站中的评价指标最 大数值，计算待计算充电站各项评价指标数值在服务范围计算中所占的比例；

步骤S4，根据待计算充电站的服务半径标准值和各项评价指标数值在服务范围计算中所 占的比例，综合计算得到待计算充电站的服务半径。

进一步的，充电站的评价指标包括：合同容量、快充桩数、慢充桩数、服务费价格和总 充电价格。

进一步的，充电站距城市中心的距离通过以下公式计算得到：

d＝R_eq×[arccos(sin(90-lat_A)×sin(90-lat_B))×cos(lon_A-lon_B)+cos(90-lat_A)×cos(90-lat_B)]；

式中，(lon_A,lat_A)和(lon_B,lat_B)分别表示充电站和城市中心的经纬度；R_eq为地球的半径。

进一步的，所述城市区域包括中心城区、环城区和郊区，且中心城区、环城区和郊区的 充电站服务半径标准值依次递增。

进一步的，所述采用层次分析法建立城市充电站的评价指标体系，从而得到充电站每项 评价指标的权重，具体过程为：

步骤S1.1，对所有评价指标进行两两对比，按重要性程度评定等级a_ij，并根据所有评定 得到的等级构建判断矩阵；判断矩阵中的等级a_ij表示评价指标i相对于评价等级j的等级，且 有

步骤S1.2，按照以下公式计算充电站每项评价指标的权重：

式中，λ_i表示评价指标i的权重，n为评价指标的个数。

进一步的，按照以下公式计算待计算充电站各项评价指标数值在服务范围计算中所占的 比例：

式中，R_i为待计算充电站的第i个项评价指标数值在服务范围计算中所占的比例；S_i为 待计算充电站的第i个评价指标的数值，S_k.i.max为待计算充电站所属城市区域k中所有充电站 的第i个评价指标最大数值，S_{i.S_ard.m}为待计算充电站周围预设范围内其他充电站的第i个评 价指标数值，

代表待计算充电站周围预设范围内其他所有M个充电站的第i个评 价指标数值之和。

进一步的，步骤4中待计算充电站的服务半径的计算公式为：

式中，R为待计算充电站的服务半径，R_basic为待计算充电站的服务半径标准值，R_i为待 计算充电站的第i个项评价指标数值所占的比例，n为评价指标的个数；a_i为相关系数符号， 若R_i为正相关评价指标则a_i＝1，若R_i为负相关评价指标则a_i＝-1。

有益效果

本发明在建立了对充电站的评价指标体系后，在计算充电站各项评价指标数值在服务范 围计算中所占的比例时，不但考虑自身充电站的评价指标数值，而且考虑了其周围预设范围 内其他充电站的评价指标数值和所属城市区域中所有充电站中的评价指标最大数值，从而基 于各项评价指标数值在服务范围计算中所占的比例而综合计算得到的各充电站服务半径。因 此，本发明能够更准确得到反映充电站的服务范围，不但为研究电动汽车充电站辐射面积提 供了新方法，为研究充电站的选址与对城市的规划建设提出了新的依据，而且能够为用户在 出行时对于充电站的选择提出合理建议。

附图说明

图1为本发明实施例所述方法的流程示意图；

图2为本发明实施例在应用界面上显示充电站服务范围的示例图；

图3为本发明实施例调整充电站参数后在应用界面上显示的服务范围变化示例图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明的技术方案为依据开展，给出了 详细的实施方式和具体的操作过程，对本发明的技术方案作进一步解释说明。

本实施例针对电动汽车充电站的服务半径，提供一种考虑周围充电站影响的充电站服务 范围计算方法，参考图1所示，具体包括以下步骤：

步骤S1，将充电站作为层次模型的方案层、充电站的所有评价指标作为层次模型的准则 层、充电站的服务半径作为层次模型的决策层，采用层次分析法建立城市充电站的评价指标 体系，从而得到充电站每项评价指标的权重；

本实施例中，充电站的评价指标包括：合同容量、快充桩数、慢充桩数、服务费价格和 总充电价格，因此评价指标的个数n＝5。其中合同容量、快充桩数和慢充桩数均为正向评价 指标，其数值越大充电站服务范围越大。服务费价格和总充电价格为负向评价指标，其数值 越大充电站服务范围越小。

所述采用层次分析法建立城市充电站的评价指标体系，从而得到充电站每项评价指标的 权重，具体过程为：

步骤S1.1，对所有评价指标进行两两对比，按重要性程度评定等级a_ij，并根据所有评定 得到的等级构建判断矩阵；判断矩阵中的等级a_ij表示评价指标i相对于评价等级j的等级，且 有

步骤S1.2，将判断矩阵按照列归一化，将归一化的各列相加，再将相加后的得到的向量 中每个元素除以矩阵的列数(即评价指标的个数n)即可得到各个指标的权重。即，按照以 下公式计算充电站每项评价指标的权重：

式中，λ_i表示评价指标i的权重，n为评价指标的个数。

步骤S2，根据待计算充电站距城市中心的距离，确定待计算充电站所属城市区域，得到 待计算充电站的服务半径标准值；

其中，充电站距城市中心的距离通过以下公式计算得到：

d＝R_eq×[arccos(sin(90-lat_A)×sin(90-lat_B))×cos(lon_A-lon_B)+cos(90-lat_A)×cos(90-lat_B)]；

式中，(lon_A,lat_A)和(lon_B,lat_B)分别表示充电站和城市中心的经纬度；R_eq为地球的半径， 取为6371km。其中三角函数均采用弧度作为计算量度。

依据至城市中心的距离划分城市区域，得到中心城区、环城区和郊区，且中心城区、环 城区和郊区的充电站服务半径标准值依次递增。

本实施例以长沙市为例，设五一广场为长沙市市中心，经纬度为(112.976410，28.195305)。 距离市中心欧氏距离0-5km规划属于中心城区区域，距离其5-10km属于环城区区域，10km 之外属于郊区区域。

第二届中国电动汽车充换电服务创新高峰论坛召开发布《国家电网智慧车联网生态发展 报告》,论坛发布了《国家电网智慧车联网生态发展报告》。通过在电动汽车与电网的友好互 动上积极探索，到2020年全面构建形成“5-3-1”的充电网络，即充电桩服务半径在郊区县不超 过5公里，环城区域不超过3公里，城市区域不超过1公里，加快推进充电网络进社区和单 位。即

因此，本实施例响应“5-3-1”区域划分的充电网络政策，设立城市各区域充电站的服务 半径标准值为：

即，中心城区各充电站的服务半径标准值为R_basic＝1，环城区各充电站的服务半径标准值 为R_basic＝3，郊区各充电站的服务半径标准值为R_basic＝5。

步骤S3，根据充电站各项评价指标的权重，并同时考虑待计算充电站的评价指标数值及 其周围预设范围内其他充电站的评价指标数值和所属城市区域中所有充电站中的评价指标最 大数值，按照以下公式计算待计算充电站各项评价指标数值在服务范围计算中所占的比例：

式中，R_i为待计算充电站的第i个评价指标数值在服务范围计算中所占的比例；S_i为待 计算充电站的第i个评价指标的数值，S_k.i.max为待计算充电站所属城市区域k中所有充电站的 第i个评价指标最大数值，S_{i.S_ard.m}为待计算充电站周围预设范围内其他充电站的第i个评价 指标数值，

代表待计算充电站周围预设范围内其他所有M个充电站的第i个评价 指标数值之和。

即

代表其他充电站的影响，其数值位于第i项评价指标计算模型的分母，其值 越大，则需要计算服务半径的充电站的周围充电站的该项指标和值越大，表示周围充电站的 竞争力越强，对需要计算服务半径的充电站影响越大，该评价指标数值在服务范围计算中所 占的比例越小，相当于负相关指标。例如对于充电站的快充桩数量，S_i表示需要计算服务半 径的充电站的快充桩数量，S_k.i.max为该充电站所属“5-3-1”规划区域中的快充桩数量最多的 充电站的快充桩数值，

为该充电站周围预设范围内其他所有M个充电站的快充桩 数量之和。

步骤S4，根据待计算充电站的服务半径标准值和各项评价指标数值在服务范围计算中所 占的比例，综合计算得到待计算充电站的服务半径：

式中，R为待计算充电站的服务半径，R_basic为待计算充电站的服务半径标准值，R_i为待 计算充电站的第i个项评价指标数值所占的比例，n为评价指标的个数；a_i为相关系数符号， 若R_i为正向评价指标则a_i＝1，若R_i为负向评价指标则a_i＝-1。

城市区域所有充电站均可按上述方法计算其服务范围，并在软件界面上显示各充电站的 各项评价指标以及按上述方法计算得到的服务范围。如图2所示为应用界面上显示充电站服 务范围的示例图，图3为调整充电站参数后在应用界面上显示的服务范围变化示例图。

具体的，本实例以长沙市充电桩数据为例，验证本实施例提出的充电站服务范围的计算 方法。

长沙市充电桩数据表格包含271个充电站，为了便于分析与计算，表1只给出了其中分 别位于中心城区，环城区，郊区的三个充电站数据。周围充电站的影响因素的数值因所参考 的范围不同数值不同，故将周围充电站的影响因素数值视为与充电站本身数值相等。基于长 沙市实际情况，将“5-3-1”充电网络调整为“5-3-1.5”充电网络。

表1长沙市充电站相关数据

经过计算求得湖南省省委纪委大楼停车场距离市中心五一广场的距离在0-5km内，属于 市中心区域。高铁站平阳充电场站距离市中心在5-10km，属于环城区。长沙泉塘充电站是10km 之外，属于郊区。

对充电站评价指标进行两两比较得到比较矩阵如下

表2充电站指标比较矩阵

	合同容量	快充桩数量	慢充桩数量	服务费	充电价格
						合同容量	1	2	9	5	3
快充桩数量	1/2	1	6	4	2
						慢充桩数量	1/9	1/9	1	1/2	1/3
服务费	1/5	1/4	2	1	1/2
						充电价格	1/3	1/2	3	2	1

计算得到各个指标的权重如下所示：

表3充电站指标权重

	权重
		合同容量	0.4489
快充桩数量	0.2774
		慢充桩数量	0.0462
服务费	0.0811
		总充电价格	0.1464

由以上数据可以得到三个充电站的服务半径如下所示：

表4充电站服务半径

	服务半径(km)
		湖南省省委纪委大楼停车场	0.2445
高铁站平阳充电场站	0.4271
		长沙泉塘充电站	0.7354

以上实施例为本申请的优选实施例，本领域的普通技术人员还可以在此基础上进行各种 变换或改进，在不脱离本申请总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本申请要求保 护的范围之内。

Claims (7)

1.一种考虑周围充电站影响的充电站服务范围计算方法，其特征在于，包括：

步骤S1，将充电站作为层次模型的方案层、充电站的所有评价指标作为层次模型的准则层、充电站的服务半径作为层次模型的决策层，采用层次分析法建立城市充电站的评价指标体系，从而得到充电站每项评价指标的权重；

步骤S2，根据待计算充电站距城市中心的距离，确定待计算充电站所属城市区域，得到待计算充电站的服务半径标准值；

步骤S3，根据充电站各项评价指标的权重，并同时考虑待计算充电站的评价指标数值及其周围预设范围内其他充电站的评价指标数值和所属城市区域中所有充电站中的评价指标最大数值，计算待计算充电站各项评价指标数值在服务范围计算中所占的比例；

步骤S4，根据待计算充电站的服务半径标准值和各项评价指标数值在服务范围计算中所占的比例，综合计算得到待计算充电站的服务半径。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，充电站的评价指标包括：合同容量、快充桩数、慢充桩数、服务费价格和总充电价格。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，充电站距城市中心的距离通过以下公式计算得到：

d＝R_eq×[arccos(sin(90-lat_A)×sin(90-lat_B))×cos(lon_A-lon_B)+cos(90-lat_A)×cos(90-lat_B)]；

式中，(lon_A,lat_A)和(lon_B,lat_B)分别表示充电站和城市中心的经纬度；R_eq为地球的半径。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述城市区域包括中心城区、环城区和郊区，且中心城区、环城区和郊区的充电站服务半径标准值依次递增。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用层次分析法建立城市充电站的评价指标体系，从而得到充电站每项评价指标的权重，具体过程为：

步骤S1.1，对所有评价指标进行两两对比，按重要性程度评定等级a_ij，并根据所有评定得到的等级构建判断矩阵；判断矩阵中的等级a_ij表示评价指标i相对于评价等级j的等级，且有

步骤S1.2，按照以下公式计算充电站每项评价指标的权重：

式中，λ_i表示评价指标i的权重，n为评价指标的个数。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照以下公式计算待计算充电站各项评价指标数值在服务范围计算中所占的比例：

式中，R_i为待计算充电站的第i个项评价指标数值在服务范围计算中所占的比例；S_i为待计算充电站的第i个评价指标的数值，S_k.i.max为待计算充电站所属城市区域k中所有充电站的第i个评价指标最大数值，S_{i.S_ard.m}为待计算充电站周围预设范围内其他充电站的第i个评价指标数值，

代表待计算充电站周围预设范围内其他所有M个充电站的第i个评价指标数值之和。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中待计算充电站的服务半径的计算公式为：

式中，R为待计算充电站的服务半径，R_basic为待计算充电站的服务半径标准值，R_i为待计算充电站的第i个项评价指标数值所占的比例，n为评价指标的个数；a_i为相关系数符号，若R_i为正相关评价指标则a_i＝1，若R_i为负相关评价指标则a_i＝-1。

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