CN114021989B - 一种电动私家乘用车充电设施容量的规划方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动私家乘用车充电设施容量的规划方法及系统，方法包括：对待规划土地进行网格化和功能属性划分，得到多个不同功能属性的网格化土地；获取各个网格化土地规划年的网格面积、配电网负荷数据和配电容量；根据各个网格化土地的功能属性、网格面积、配电网负荷数据和配电容量确定网格剩余配变容量密度和网格平均峰谷差密度；根据不同功能属性的网格化土地，确定设定同时率下的网格充电功率密度；根据网格剩余配变容量密度、设定同时率下的网格充电功率密度确定设定可扩展充电设施密度；根据设定可扩展充电设施密度和网格平均峰谷差密度确定网格化土地的充电设施扩充容量。本发明能够在考虑配电网承载力的基础上降低规划模型的复杂度。

Description

一种电动私家乘用车充电设施容量的规划方法及系统
技术领域
本发明涉及充电设施规划领域，特别是涉及一种电动私家乘用车充电设施容量的规划方法及系统。
背景技术
由于电动私家乘用车的出行具有随机性和不确定性，所以针对其涉及到的充电设施的规划需要综合考虑众多因素，既要考虑城市发展需要，也要考虑城市的职能区域划分与功能定位，还有考虑区域配电网的承载能力等区域电网特点和负荷需求。
然而，现有的电动私家乘用车的充电设施规模规划方法主要分为两类：一类是方法以比值外推的方法，如车桩比等规划模型，该类方法存在无法考虑配电网承载力及其城市功能区的需求特点等问题，使得规划结果与实际存在较大误差；另一类方法则基于优化模型的方法，该类方法存在模型复杂、求解规模大、维数低、效率低等问题，距离实用尚有较多问题需要解决。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动私家乘用车充电设施容量的规划方法及系统，以实现在考虑配电网承载力的基础上降低规划模型的复杂度。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种电动私家乘用车充电设施容量的规划方法，包括：
按照配电网规划方法对待规划土地进行网格化和功能属性划分，得到多个不同功能属性的网格化土地；
获取各个所述网格化土地规划年的网格面积、配电网负荷数据和配电容量；
根据各个所述网格化土地的功能属性、所述网格面积、所述配电网负荷数据和配电容量确定网格剩余配变容量密度和网格平均峰谷差密度；
根据不同功能属性的所述网格化土地，确定设定同时率下的网格充电功率密度；
根据所述网格剩余配变容量密度、所述设定同时率下的网格充电功率密度确定设定可扩展充电设施密度；
根据所述设定可扩展充电设施密度和所述网格平均峰谷差密度确定所述网格化土地的充电设施扩充容量。
可选地，所述网格剩余配变容量密度的计算公式为：
ρre,j＝(Ej-Lmax,j)/Vj
其中，ρre,j为网格剩余配变容量密度，Ej为网格j配变容量，Lmax,j为网格j平均最大负荷，Vj为网格j面积。
可选地，所述网格平均峰谷差密度的计算公式为：
ρpv,j＝Dpv,j/Vj
其中，ρpv,j为网格平均峰谷差密度，Dpv,j为网格j负荷峰谷差，Vj为网格j面积。
可选地，所述设定同时率下的网格充电功率密度的计算公式为：
其中，ρch,j为同时率下的网格充电功率密度，Pi为充电设施i的充电功率，η为充电同时率，Vj为网格j面积。
可选地，所述设定可扩展充电设施密度的计算公式为：
a＝ρre,j-ρch,j
其中，a为设定可扩展充电设施密度，ρre,j为网格剩余配变容量密度，ρch,j为同时率下的网格充电功率密度。
可选地，所述根据所述设定可扩展充电设施密度和所述网格平均峰谷差密度确定所述网格化土地的充电设施扩充容量，具体包括：
判断所述设定可扩展充电设施密度是否大于第一设定阈值，得到第一判断结果；
若所述第一判断结果表示所述设定可扩展充电设施密度大于第一设定阈值，则根据所述网格剩余配变容量密度、所述网格平均峰谷差密度和所述设定同时率下的网格充电功率密度确定设定参数；
判断所述设定参数是否大于第二设定阈值，得到第二判断结果；
若所述第二判断结果表示设定参数大于第二设定阈值，则根据所述网格剩余配变容量密度、所述网格平均峰谷差密度和所述设定同时率下的网格充电功率密度确定目标可扩展充电设施密度；若所述第二判断结果表示设定参数小于或者等于第二设定阈值，则确定所述设定可扩展充电设施密度为目标可扩展充电设施密度；
根据所述目标可扩展充电设施密度确定所述网格化土地的充电设施扩充容量；
若所述第一判断结果表示所述设定可扩展充电设施密度小于或者等于第一设定阈值，则确定所述网格化土地不具备充电设施扩充能力。
可选地，所述设定参数的计算公式为：
bj＝(ρpv,j-(ρre,j-ρch,j))/ρpv,j
其中，bj为设定参数，ρre,j为网格剩余配变容量密度，ρch,j为同时率下的网格充电功率密度，ρpv,j为网格平均峰谷差密度。
可选地，所述网格化土地的充电设施扩充容量的计算公式为：
C＝aj*Vj
其中，C为网格化土地的充电设施扩充容量，aj为目标可扩展充电设施密度，Vj为网格j面积。
一种电动私家乘用车充电设施容量的规划系统，包括：
网格化和功能属性划分模块，用于按照配电网规划方法对待规划土地进行网格化和功能属性划分，得到多个不同功能属性的网格化土地；
获取模块，用于获取各个所述网格化土地规划年的网格面积、配电网负荷数据和配电容量；
网格剩余配变容量密度和网格平均峰谷差密度确定模块，用于根据各个所述网格化土地的功能属性、所述网格面积、所述配电网负荷数据和配电容量确定网格剩余配变容量密度和网格平均峰谷差密度；
设定同时率下的网格充电功率密度确定模块，用于根据不同功能属性的所述网格化土地，确定设定同时率下的网格充电功率密度；
设定可扩展充电设施密度确定模块，用于根据所述网格剩余配变容量密度、所述设定同时率下的网格充电功率密度确定设定可扩展充电设施密度；
网格化土地的充电设施扩充容量确定模块，用于根据所述设定可扩展充电设施密度和所述网格平均峰谷差密度确定所述网格化土地的充电设施扩充容量。
可选地，所述网格剩余配变容量密度的计算公式为：
ρre,j＝(Ej-Lmax,j)/Vj
其中，ρre,j为网格剩余配变容量密度，Ej为网格j配变容量，Lmax,j为网格j平均最大负荷，Vj为网格j面积。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供的电动私家乘用车充电设施容量的规划方法及系统，按照配电网规划方法对待规划土地进行网格化和功能属性划分，获取各个网格化土地规划年的网格面积、配电网负荷数据和配电容量；根据各个网格化土地的功能属性、网格面积、配电网负荷数据和配电容量确定网格剩余配变容量密度和网格平均峰谷差密度；根据不同功能属性的网格化土地，确定设定同时率下的网格充电功率密度；根据网格剩余配变容量密度、设定同时率下的网格充电功率密度确定设定可扩展充电设施密度；根据设定可扩展充电设施密度和网格平均峰谷差密度确定网格化土地的充电设施扩充容量。通过考虑配电网负荷数据，填补了现有规划方法的无法考虑配电网承载力的缺点，对待规划土地进行网格化划分，并考虑网格剩余配变容量密度、网格平均峰谷差密度和设定同时率下的网格充电功率密度，可有效降低对规划年数据的需求及计算模型的复杂度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的电动私家乘用车充电设施容量的规划方法流程图；
图2为本发明提供的电动私家乘用车充电设施容量的规划方法在实际应用中的流程图；
图3为本发明提供的电动私家乘用车充电设施容量的规划系统示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
本发明的目的是提供一种电动私家乘用车充电设施容量的规划方法及系统，以实现在考虑配电网承载力的基础上降低规划模型的复杂度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1和图2所示，本发明提供的电动私家乘用车充电设施容量的规划方法，包括：
步骤101：按照配电网规划方法对待规划土地进行网格化和功能属性划分，得到多个不同功能属性的网格化土地。
按照现有配电网规划中各类空间网格划分的地块功能属性进行划分，读取相关网格规划年的网格面积、负荷数据、配电容量数据、电动汽车数据等基础信息，为后续步骤的计算提供基础数据。其中，对行政区划分是按照土地的负荷类型，比如居民社区、商业区、工业区等类型进行划分。
步骤102：获取各个所述网格化土地规划年的网格面积、配电网负荷数据和配电容量。
步骤103：根据各个所述网格化土地的功能属性、所述网格面积、所述配电网负荷数据和配电容量确定网格剩余配变容量密度和网格平均峰谷差密度。
按照网格中土地的地块属性，统计各网格历史年的网格面积、配电网平均最大负荷等基本信息，从而计算网格剩余配变容量密度和网格平均峰谷差密度。
所述网格剩余配变容量密度的计算公式为：
ρre,j＝(Ej-Lmax,j)/Vj
其中，ρre,j为网格剩余配变容量密度，Ej为网格j配变容量，Lmax,j为网格j平均最大负荷，Vj为网格j面积。
所述网格平均峰谷差密度的计算公式为：
ρpv,j＝Dpv,j/Vj
其中，ρpv,j为网格平均峰谷差密度，Dpv,j为网格j负荷峰谷差，Vj为网格j面积。
步骤104：根据不同功能属性的所述网格化土地，确定设定同时率下的网格充电功率密度。即，针对不同类型的网格，计算一定同时率下的网格充电功率密度。
所述设定同时率下的网格充电功率密度的计算公式为：
其中，ρch,j为同时率下的网格充电功率密度，Pi为充电设施i的充电功率，η为充电同时率，Vj为网格j面积。
步骤105：根据所述网格剩余配变容量密度、所述设定同时率下的网格充电功率密度确定设定可扩展充电设施密度。
所述设定可扩展充电设施密度的计算公式为：
a＝ρre,j-ρch,j
其中，a为设定可扩展充电设施密度，ρre,j为网格剩余配变容量密度，ρch,j为同时率下的网格充电功率密度。
步骤106：根据所述设定可扩展充电设施密度和所述网格平均峰谷差密度确定所述网格化土地的充电设施扩充容量。
所述根据所述设定可扩展充电设施密度和所述网格平均峰谷差密度确定所述网格化土地的充电设施扩充容量，具体包括：
判断所述设定可扩展充电设施密度是否大于第一设定阈值，得到第一判断结果。
若所述第一判断结果表示所述设定可扩展充电设施密度小于或者等于第一设定阈值，则确定所述网格化土地不具备充电设施扩充能力，即，该网格不具备充电设施扩展能力。
若所述第一判断结果表示所述设定可扩展充电设施密度大于第一设定阈值，则根据所述网格剩余配变容量密度、所述网格平均峰谷差密度和所述设定同时率下的网格充电功率密度确定设定参数。其中，第一设定阈值为0。即如果a>0，则差值为该网格可扩展充电设施密度。
判断所述设定参数是否大于第二设定阈值，得到第二判断结果。
所述设定参数的计算公式为：
bj＝(ρpv,j-(ρre,j-ρch,j))/ρpv,j
其中，bj为设定参数，ρre,j为网格剩余配变容量密度，ρch,j为同时率下的网格充电功率密度，ρpv,j为网格平均峰谷差密度。
若所述第二判断结果表示设定参数大于第二设定阈值，则根据所述网格剩余配变容量密度、所述网格平均峰谷差密度和所述设定同时率下的网格充电功率密度确定目标可扩展充电设施密度；若所述第二判断结果表示设定参数小于或者等于第二设定阈值，则确定所述设定可扩展充电设施密度为目标可扩展充电设施密度。其中，第二设定阈值为0.5。即计算bj＝(ρpv,j-(ρre,j-ρch,j))/ρpv,j，如果bj>0.5，则该网格的可扩展充电设施密度修改为aj＝ρpv,j-(ρre,j-ρch,j)；否则，该网格的可扩展充电设施密度仍然不变，aj＝ρre,j-ρch,j。将第二设定阈值设置为0.5是为了保证用于扩展充电设施的容量不超过峰谷差的一半，使得负荷曲线不产生峰谷倒置。
根据所述目标可扩展充电设施密度确定所述网格化土地的充电设施扩充容量。网格化土地的充电设施扩充容量则为规划年各网格的可规划充电设施的规模。汇总各地市和全省的规划年网格可规划充电设施的规模，形成整体规划规模。
其中，所述网格化土地的充电设施扩充容量的计算公式为：
C＝aj*Vj
其中，C为网格化土地的充电设施扩充容量，aj为目标可扩展充电设施密度，Vj为网格j面积。
如图3所示，本发明提供的一种电动私家乘用车充电设施容量的规划系统，包括：
网格化和功能属性划分模块301，用于按照配电网规划方法对待规划土地进行网格化和功能属性划分，得到多个不同功能属性的网格化土地。
获取模块302，用于获取各个所述网格化土地规划年的网格面积、配电网负荷数据和配电容量。
网格剩余配变容量密度和网格平均峰谷差密度确定模块303，用于根据各个所述网格化土地的功能属性、所述网格面积、所述配电网负荷数据和配电容量确定网格剩余配变容量密度和网格平均峰谷差密度。
设定同时率下的网格充电功率密度确定模块304，用于根据不同功能属性的所述网格化土地，确定设定同时率下的网格充电功率密度。
设定可扩展充电设施密度确定模块305，用于根据所述网格剩余配变容量密度、所述设定同时率下的网格充电功率密度确定设定可扩展充电设施密度。
网格化土地的充电设施扩充容量确定模块306，用于根据所述设定可扩展充电设施密度和所述网格平均峰谷差密度确定所述网格化土地的充电设施扩充容量。
其中，所述网格剩余配变容量密度的计算公式为：
ρre,j＝(Ej-Lmax,j)/Vj
其中，ρre,j为网格剩余配变容量密度，Ej为网格j配变容量，Lmax,j为网格j平均最大负荷，Vj为网格j面积。
当前电动私家乘用车的充电设施规划方法对配电网的协同规划考虑较少，一方面简单模型无法考虑配电网承载力和城市功能区功能等核心要素，另一方面复杂精细化模型计算量庞大、对数据质量等需求较高，计算过程十分艰巨。本发明能够实现科学化、高效化的电动私家乘用车的充电设施规模规划。本发明提出了基于可用充电容量的电动私家乘用车充电设施规模规划方法，填补了现有规划方法的无法考虑配电网承载力的缺点。本发明提出了基于网格的电动私家乘用车充电设施可充电容量密度的方法，可有效降低对规划年数据的需求及其计算模型的复杂度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种电动私家乘用车充电设施容量的规划方法，其特征在于，包括：
按照配电网规划方法对待规划土地进行网格化和功能属性划分，得到多个不同功能属性的网格化土地；
获取各个所述网格化土地规划年的网格面积、配电网负荷数据和配电容量；
根据各个所述网格化土地的功能属性、所述网格面积、所述配电网负荷数据和配电容量确定网格剩余配变容量密度和网格平均峰谷差密度；
根据不同功能属性的所述网格化土地，确定设定同时率下的网格充电功率密度；
根据所述网格剩余配变容量密度、所述设定同时率下的网格充电功率密度确定设定可扩展充电设施密度；
根据所述设定可扩展充电设施密度和所述网格平均峰谷差密度确定所述网格化土地的充电设施扩充容量，具体包括：
判断所述设定可扩展充电设施密度是否大于第一设定阈值，得到第一判断结果；
若所述第一判断结果表示所述设定可扩展充电设施密度大于第一设定阈值，则根据所述网格剩余配变容量密度、所述网格平均峰谷差密度和所述设定同时率下的网格充电功率密度确定设定参数；所述设定参数的计算公式为：
bj＝(ρpv,j-(ρre,j-ρch,j))/ρpv,j
其中，bj为设定参数，ρre,j为网格剩余配变容量密度，ρch,j为同时率下的网格充电功率密度，ρpv,j为网格平均峰谷差密度；
判断所述设定参数是否大于第二设定阈值，得到第二判断结果；
若所述第二判断结果表示设定参数大于第二设定阈值，则根据所述网格剩余配变容量密度、所述网格平均峰谷差密度和所述设定同时率下的网格充电功率密度确定目标可扩展充电设施密度；若所述第二判断结果表示设定参数小于或者等于第二设定阈值，则确定所述设定可扩展充电设施密度为目标可扩展充电设施密度；
根据所述目标可扩展充电设施密度确定所述网格化土地的充电设施扩充容量；
若所述第一判断结果表示所述设定可扩展充电设施密度小于或者等于第一设定阈值，则确定所述网格化土地不具备充电设施扩充能力。
2.根据权利要求1所述的电动私家乘用车充电设施容量的规划方法，其特征在于，所述网格剩余配变容量密度的计算公式为：
ρre,j＝(Ej-Lmax,j)/Vj
其中，ρre,j为网格剩余配变容量密度，Ej为网格j配变容量，Lmax,j为网格j平均最大负荷，Vj为网格j面积。
3.根据权利要求1所述的电动私家乘用车充电设施容量的规划方法，其特征在于，所述网格平均峰谷差密度的计算公式为：
ρpv,j＝Dpv,j/Vj
其中，ρpv,j为网格平均峰谷差密度，Dpv,j为网格j负荷峰谷差，Vj为网格j面积。
4.根据权利要求1所述的电动私家乘用车充电设施容量的规划方法，其特征在于，所述设定同时率下的网格充电功率密度的计算公式为：
其中，ρch,j为同时率下的网格充电功率密度，Pi为充电设施i的充电功率，η为充电同时率，Vj为网格j面积。
5.根据权利要求1所述的电动私家乘用车充电设施容量的规划方法，其特征在于，所述设定可扩展充电设施密度的计算公式为：
a＝ρre,j-ρch,j
其中，a为设定可扩展充电设施密度，ρre,j为网格剩余配变容量密度，ρch,j为同时率下的网格充电功率密度。
6.根据权利要求1所述的电动私家乘用车充电设施容量的规划方法，其特征在于，所述网格化土地的充电设施扩充容量的计算公式为：
C＝aj*Vj
其中，C为网格化土地的充电设施扩充容量，aj为目标可扩展充电设施密度，Vj为网格j面积。
7.一种电动私家乘用车充电设施容量的规划系统，其特征在于，包括：
网格化和功能属性划分模块，用于按照配电网规划方法对待规划土地进行网格化和功能属性划分，得到多个不同功能属性的网格化土地；
获取模块，用于获取各个所述网格化土地规划年的网格面积、配电网负荷数据和配电容量；
网格剩余配变容量密度和网格平均峰谷差密度确定模块，用于根据各个所述网格化土地的功能属性、所述网格面积、所述配电网负荷数据和配电容量确定网格剩余配变容量密度和网格平均峰谷差密度；
设定同时率下的网格充电功率密度确定模块，用于根据不同功能属性的所述网格化土地，确定设定同时率下的网格充电功率密度；
设定可扩展充电设施密度确定模块，用于根据所述网格剩余配变容量密度、所述设定同时率下的网格充电功率密度确定设定可扩展充电设施密度；
网格化土地的充电设施扩充容量确定模块，用于根据所述设定可扩展充电设施密度和所述网格平均峰谷差密度确定所述网格化土地的充电设施扩充容量，具体包括：
判断所述设定可扩展充电设施密度是否大于第一设定阈值，得到第一判断结果；
若所述第一判断结果表示所述设定可扩展充电设施密度大于第一设定阈值，则根据所述网格剩余配变容量密度、所述网格平均峰谷差密度和所述设定同时率下的网格充电功率密度确定设定参数；所述设定参数的计算公式为：
bj＝(ρpv,j-(ρre,j-ρch,j))/ρpv,j
其中，bj为设定参数，ρre,j为网格剩余配变容量密度，ρch,j为同时率下的网格充电功率密度，ρpv,j为网格平均峰谷差密度；
判断所述设定参数是否大于第二设定阈值，得到第二判断结果；
若所述第二判断结果表示设定参数大于第二设定阈值，则根据所述网格剩余配变容量密度、所述网格平均峰谷差密度和所述设定同时率下的网格充电功率密度确定目标可扩展充电设施密度；若所述第二判断结果表示设定参数小于或者等于第二设定阈值，则确定所述设定可扩展充电设施密度为目标可扩展充电设施密度；
根据所述目标可扩展充电设施密度确定所述网格化土地的充电设施扩充容量；
若所述第一判断结果表示所述设定可扩展充电设施密度小于或者等于第一设定阈值，则确定所述网格化土地不具备充电设施扩充能力。
8.根据权利要求7所述的电动私家乘用车充电设施容量的规划系统，其特征在于，所述网格剩余配变容量密度的计算公式为：
ρre,j＝(Ej-Lmax,j)/Vj
其中，ρre,j为网格剩余配变容量密度，Ej为网格j配变容量，Lmax,j为网格j平均最大负荷，Vj为网格j面积。
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WO2018103232A1 (zh) * 2016-12-08 2018-06-14 中山大洋电机股份有限公司 一种新能源微电网电动汽车充电站的控制方法
CN110930037A (zh) * 2019-11-27 2020-03-27 国网四川省电力公司天府新区供电公司 电动出租车充电站与配电设施的协调规划方法

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