[发明专利]城市交通路网和用户出行链约束下的电动汽车充电负荷时空预测方法

摘要

本发明公开了一种城市交通路网和用户出行链约束下的电动汽车充电负荷时空预测方法，该方法包括以下步骤：首先建立计及交通道路网络拓扑和基于Logit的流量延误函数的道路‑阻抗函数关系的交通道路模型；其次按照功能特性划分区域，构建家用电动汽车的简单和复杂出行链，采用改进Dijkstra算法选择耗时最短的行驶路径，构建车辆出行时空模型；进而模拟区域交通路网和出行链双重约束下电动汽车充电负荷一天内的时空分布特性。

主权项

1.一种城市交通路网和用户出行链约束下的电动汽车充电负荷时空预测方法，其特征在于，所述的电动汽车充电负荷时空预测方法包括下列步骤：S1、获取路网拓扑信息、区域交通信息和出行信息，构建区域交通道路模型，包括：S1‑1、表示道路拓扑结构；以G＝(V,E)表示道路拓扑图，其中V表示图中节点的集合，即道路的起止点或交叉点，以1,2,3……|V|的形式编号，E表示顶点之间的关系，即表示区域交通系统中的道路，所有交通道路均为双向道路，以邻接矩阵D表示加权图，图G＝(V,E)对应一个|V|×|V|的邻接矩阵D，ω表示道路网络的权值函数，即路阻函数，邻接矩阵D中元素dij的赋值规则如式(1)所示：其中：ωij表示道路节点i和节点j之间的权值，ω∈[0，inf)，inf表示两节点之间无直连路段，邻接矩阵D如式(2)所示:S1‑2、建立路阻函数模型；采用基于Logit的流量延误函数来表示道路的路阻模型，以i,j为端点的直连路段，利用式(3)计算车辆从节点i出发行驶到节点j所用的时间：T(i,j)＝(L(i,j)+I(i,j))*60    (3)其中，T(i,j)表示延误时间总和，以分钟为单位，L(i,j)表示路段延误时间，以小时为单位，如式(4)所示：其中，L0表示路段自由流行驶时间，以小时为单位，qi,j表示交通流量，单位为Veh/h，Veh表示汽车数量，即每小时通过该路段的汽车数量，Ci,j表示路段通行能力，单位Veh/h，c1,c2,c3,c4为路段的自适应系数；I(i,j)表示交叉路口延误时间，以小时为单位，考虑红绿灯因素，如式(5)所示：其中，I0表示交叉路口自由流行驶时间，以小时为单位，Xij表交叉路口通行能力，单位为Veh/h，与是否有红绿灯有关，p1,p2,p3,p4为交叉路口的自适应系数；S1‑3、选择耗时最短的行驶路径，计算从出发点v0到目的地vk所经过的路径p＝(v0,v1,v2,…,vk)的权值ω(p)，如式(6)所示：采用所述的路阻函数模型计算行驶时间；以行程时间最短为目标，利用Dijkstra最短路径算法，获得耗时最短的行驶路径并计算路径距离；S2、构建车辆出行时空模型，包括：S2‑1、按功能划分区域；S2‑2、建立出行链结构模型；S2‑3、获取电动汽车在出行链结构的各目的地的出行时刻概率分布；S3、建立电动汽车充电负荷时空预测模型，包括：S3‑1、获取电动汽车的状态参数，所述的状态参数包括：电动汽车电池容量E_h、每公里耗电量w、最低电量阈值ξ、电动汽车位置i、电动汽车在i处的荷电状态SOC_i、充电效率η、从i处到下一处的行驶里程l_i,i+1、在i处的充电时间在i处的充电功率S3‑2、判断电动汽车是否需充电；电动汽车位于起始位置时为满电，读取电动汽车位于i处的荷电状态SOCi；如果SOCi≤ξ，电动汽车需要在i处充电，更新电动汽车的荷电状态；如果SOCi>ξ，计算从i处到i+1处的行驶里程li,i+1，如果SOCi·Eh‑wli,i+1≤ξEh，则需要在i处充电，更新电动汽车的荷电状态；如果SOCi·Eh‑wli,i+1>ξEh，计算电动汽车到达i+1处的荷电状态SOCi+1；S3‑3、计算电动汽车充电负荷时空分布；S4、通过区域交通道路模型和车辆出行时空模型，获得电动汽车的整体出行轨迹，出行时间，停驻时间，充电次数以及荷电状态，即获得电动汽车的时空分布信息；然后利用充电负荷计算模型，得到该区域一天内各时段每个功能地块的电动汽车充电负荷数据。