(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111542188.9 (22)申请日 2021.12.16 (71)申请人 国网上海市电力公司 地址 200122 上海市浦东 新区源深路1 122 号 申请人 上海交通大 学 (72)发明人 张开宇　余苏敏　傅晓飞　周云　 沈冰　时珊珊　黄晨宏　纪坤华　 苏运　王云　马韬韬　方陈　 史一炜　冯冬涵　刘泽宇　 (74)专利代理 机构 上海恒慧知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 31317 代理人 张宁展 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01)G06F 30/20(2020.01) G06F 111/04(2020.01) (54)发明名称 一种基于城市功能分区和居民出行大数据 的多类型电动汽车充电设施规划方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于城市功能分区和居民 出行大数据的多类型电动汽车充电设施规划方 法， 包括以下步骤： S1： 调查获取城市规划区域历 史居民电动汽车出行行为数据； S2： 将城市规划 区域按照区域功能不同分为四种功能区； S3、 获 得每种居民电动汽车出行链类型每段行程的行 程参数概率分布函数； S4、 建立完整的规划用居 民电动汽车出行行为数据集； S5、 建立跨功能区 的单辆电动汽车充放电模型； S6、 建立多时空尺 度功能区内充电设施集群与变电站集群的功率 交互模型； S7、 建立停车位物理约束； S8、 以充电 设施建设运营成本和年用户充电成本最小为目 标函数建立优化模型。 有益效果是用于城市电动 汽车充电设施总体布局规划。 权利要求书5页 说明书12页 附图1页 CN 114418300 A 2022.04.29 CN 114418300 A 1.一种基于城市功能分区和居民出行大数据的多类型电动汽车充电设施规划方法， 其 特征在于包括以下步骤： S1： 调查获取城市规划区域历史居民电动汽车 出行行为数据； S2： 将城市规划区域按照区域功能不同分为 四种功能区， 分别是居住功能区、 工作功能 区、 商业功能区和其他功能区， 各种功能区按照建筑设施功能独立成片原则划分地块、 获得 地块编号， 以居住功 能区为中心节点形成封闭链的模式划分居民电动汽车出行链类型， 任 一所述居民电动汽车出行链包括多段行程， 任一段行程的居民电动汽车出行行为特性由行 程参数描述； S3、 对步骤S1获取的城市规划区域历史居民电动汽车出行行为数据进行分析， 统计获 得每种居民电动汽车 出行链类型每段 行程的行程 参数概率分布函数； S4、 确定城市规划区域居民电动汽车数量， 通过蒙特卡洛法抽取居民电动汽车出行链 类型， 根据抽取 的居民电动汽车出行链每段行程的行程参数概率分布函数， 通过蒙特卡洛 法抽取获得居民电动汽车出行行程参数和轨迹， 建立完整的规划用居民电动汽车出行行为 数据集； S5、 结合居民电动汽车出行行为特性和功能区特点， 建立跨功能区的单辆电动汽车充 放电模型； S6、 建立多时空尺度功能 区内充电设施集群与变电站集群的功率交 互模型； S7、 调查各功能 区域内有效停车位数量， 通过停车状态变量， 建立停车位物理约束； S8、 以充电设施建设运营成本和年用户充电成本最小为目标函数建立优化模型， 得到 城市规划区域多类型电动汽车充电设施规划结果。 2.根据权利要求1所述的一种基于城市功能分区和居民出行大数据的多类型电动汽车 充电设施规划方法， 其特 征在于： 步骤S1历史居民电动汽车出行行为数据包括一天内车辆途经地点信 息、 离开和到达时 间信息、 路程长度信息、 电动汽车初始电池荷电状态SOC信息、 车 型平均耗电量信息； 步骤S2居民电动汽车出行链类型包括居住地块工作地块间往返行程类型、 居住地块商 业地块间往返行程类型和居住地块其他地块间往返行程类型， 每种居民电动汽车出行链类 型由第一段行程和第二段行程组成， 所述行程参数包括出发时间、 结束时间、 持续时长、 路 程长度和平均速度。 3.根据权利要求2所述的一种基于城市功能分区和居民出行大数据的多类型电动汽车 充电设施规划方法， 其特征在于步骤S4结合功能区信息对规划区域内居民电动汽车出行行 为的蒙特卡洛模拟仿真抽样， 具体步骤如下： S41、 确定规划区域内居民电动汽车起始分布； S42、 对于模拟仿真的每辆居民电动汽车， 按照历史居民电动汽车出行行为数据中各类 居民电动汽车出行链的比例， 随机抽取居民电动汽车出行链类型， 随机设定居民电动汽车 初始电池荷电状态； S43、 对于模拟仿真的每辆居民电动汽车， 根据步骤S42抽取的居民电动汽车出行链类 型， 抽取居民电动汽车 出行行程参数； S44、 对于模拟仿真的每辆居民电动汽车， 由步骤S43获取的居民电动汽车出行行程参 数， 匹配确定停留的功能 区地块编号、 即停留点 地块编号。权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 114418300 A 24.根据权利要求3所述的一种基于城市功能分区和居民出行大数据的多类型电动汽车 充电设施规划方法， 其特 征在于： 步骤S41根据规划区域内居住地 块初始面积分配模拟仿真的初始居民电动汽车 数量； 步骤S42对于模拟仿真的每辆居民电动汽车， 如果居民拥有私有充电桩、 则初始居民电 动汽车电池荷电状态设置为[ 0.8， 1]间的随机值， 如果居民没有私有充电桩、 则初始居民电 动汽车电池荷电状态设置为[0.5， 1]间的随机值； 步骤S43对于模拟仿真的每辆居民电动汽车， 根据居民电动汽车出行链第一段行程的 结束时间概率分布函数， 抽样获取居民电动汽车出行第一段行程的结束时间； 根据居民电 动汽车出行链第一段行程的路程长度和平均速度概率分布函数， 抽样获取居民电动汽车出 行链第一段行程的路程长度和平均速度， 据此得到第一段行程的持续时长和出发时间； 根 据步骤S42抽取的居民电动汽车出行链类型， 抽取中间停留点的停留时间， 得到居民电动汽 车出行链第二段行程的出发时间， 根据居民电动汽车出行链第二段行程的路程长度和平均 速度概率分布函数， 抽样获取居民电动汽车出行链第二段行程的路程长度和平均速度， 据 此得到第二段 行程的结束时间； 步骤S44取居民电动汽车出行链第一段行程和第二段行程中较短路程长度X作为居住 地块到停留点地块的路程， 在规划区域中按照电动汽车从居住地块中心行驶到目标功能区 地块中心路程 最接近X选取目标功能 区地块， 确定停留点 地块编号； 循环执行步骤S41至S43通过蒙特卡洛模拟仿真抽样得到规划区域内电动汽车出行行 为数据集， 包括离开居住地块时间、 到达停留点地块时间、 离开停留点地块时间、 返回居住 地块时间、 各 段行程路程长度、 居住地 块编号和停留点 地块编号。 5.根据权利要求4所述的一种基于城市功能分区和居民出行大数据的多类型电动汽车 充电设施规划方法， 其特 征在于所述 步骤S5至S8优化模型基本设置如下： 将一天24小时划分为96时段， 每时段15分钟， 充电桩的控制状态可以在每个时段划分 点进行调整， 时段区间内的充放电功率及充放电状态保持一 致； 每辆电动汽车的放电过程即在 路程中行驶耗电的过程； 每辆电动汽车的充电过程被拆 分为两段分别设置变量和建模， 这两段分别是居家时居住地块充电时段和停留点地块充电 时段； 假设每天的居民电动汽车出行行为保持一致， 当天行程结束后在家中居住地块内的充 电过程会涉及第二天， 将0点过后的充电负荷叠加至当天出 行前的时段。 6.根据权利要求5所述的一种基于城市功能分区和居民出行大数据的多类型电动汽车 充电设施规划方法， 其特征在于所述步骤S5至S8优化模型基本设置还包括： 电动汽车在居 住地块的停留时间较长， 居民会选择慢充这种电动汽车电能补给方式； 电动汽车在工作地 块或商业地块， 居民会选择快充这种电动汽车电能补给方式； 在居住地块设置慢充桩， 非居 住地块设置快充桩和/或慢充桩。 7.根据权利要求6所述的一种基于城市功能分区和居民出行大数据的多类型电动汽车 充电设施规划方法， 其特征在于步骤S5建立跨功能区的单辆电动汽车充放电模型， 具体包 括： S51、 建立充电功率约束：权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 114418300 A 3