(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 202111314847.3 (22)申请日 2021.11.08 (71)申请人 国网重庆市电力公司营销服 务中心 地址 401121 重庆市渝北区青枫北路20号 凤凰D座 申请人 国家电网有限公司 　 国网重庆市电力公司 (72)发明人 徐婷婷　胡晓锐　吴高林　龙方家　 张雨晴　朱彬　龙羿　汪会财　 池磊　李智　谢晓念　谢涵　 袁秀娟　 (74)专利代理 机构 成都弘毅天承知识产权代理 有限公司 5123 0 代理人 黄蓉蓉(51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) G06N 3/00(2006.01) G06F 30/27(2020.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 集中充电站与电池换电站的规划方法及其 规划装置和芯片 (57)摘要 本发明公开了电动汽车集中充电站与电池 换电站的规划方法， 涉及电网规划技术领域， 解 决现有技术中存在的集中充电站和电池换电站 建设成本高、 用户换电不方便的问题。 本发明充、 换电站的成本和换电、 充电过程中的成本最小为 目标分别建立集中充电站和电池换电站选址定 容数学模型； 然后对其进行优化和求解， 确定出 电池换电站以及集中充电站的最优 数量和选址。 发明所提出的方法一方面能够减少电池换电站 的服务区域的重复覆盖率， 进而节约电池换电站 这类设施的建设成本； 另一方面能够及时满足电 动汽车用户的换电需求， 节约用户的换电成本 。 权利要求书3页 说明书13页 附图4页 CN 114118536 A 2022.03.01 CN 114118536 A 1.电动汽车集中充电站与电池换电站的规划方法， 其特 征在于， 包括如下内容： S1.确定规划区内的电池换电站的规划数量Z的取值： 式中： Smax表示电池换电站的最大服务面积、 Smin表示电池换电站的最小服务面积， Stotal 表示规划区的总面积； S2.通过几何法对 Z个电池换电站进行初选 址， 得到各个电池换电站的初选地址点； S3.以各个电池换电站的初选地址点作为生长核， 通过变权Voronoi图对其进行服务划 分， 得到Z个电池换电站的Voro noi图； S4.以电池换电站年建设成本和用户换电成本之和为最小目标， 建立电池换电站选址 数学模型， 并通过粒子群 ‑遗传混合算法与得到的变权V oronoi图对电池 换电站选址数学模 型求解， 得到Z个电池换电站的最优选 址图； S5.比较Z各个取值下的电池换电站年建设成本和用户换电成本之和， 选取成本之和最 小的Z值为电池换电站数量的优选值， 即为Z*； S6.确定规划区内的集中充电站的规划数量H的取值： 式中： Mmax表示单个集中充电站服务的最大电池换电站个数， Mmin表示单个集中充电站 服务的最小电池换电站个数； S7.通过几何法对Z*个电池换电站的最优选址图所配置的H个集中充电站进行初选址， 得到各个集中充电站的初选地址点； S8.以集中充电站年建设成本和电池配送成本之和为最小目标， 建立集中充电站选址 数学模型， 并通过粒子群 ‑遗传混合算法对集中充电站选址数学模型求解， 得到H个集中充 电站的最优选 址； S9.比较H各个取值下的集中充电站年建设成本和电池配送成本之和， 选取成本之和最 小的H值为集中充电站的优选值， 即为H*； S10.通过Voronoi图对H*个集中充电站进行服务划分， 得到H*个集中充电站的Voronoi 图， 即为H*个集中充电站的服 务范围。 2.根据权利要求1所述的电动汽车集中充电站与电池换电站的规划方法， 其特征在于， 所述方法还 包括对规划区内包 含的电池更 换机定容步骤， 其具体如下： 用户的换电行为采用排队论中M/M/c/∞/∞数学模型进行表示， 其中排队系统中有多 个独立服务台， c表 示单队并列服务台的数量， M表示负指数分布， 则电池换电站 i中有n辆电 动汽车进行 换电服务时的概 率Pn,i为 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114118536 A 2式中， ρi为电池换电站i的换电服务强度， λ＝nk/t为服从泊松分布的单位时间内到达电 池换电站的电动汽车数量， 其中nk为电动汽车日换电需求量， tb为日换电高峰期时段， μ＝1/ ts为电池更 换机的平均服 务速率， 其中ts为每台电动汽车的平均换电时间； 根据里特公式可 得待换电用户在电池换电站i的排队 队伍长度平均值 Li为 电池换电站的运行成本和用户的排队换电时间成本之和的目标函数如下： minT(c)＝CRC·c+CWC·Li    (7) 式中： CRC表示换电服务台单位时间内地运营成本， Cwc为待换电用户在电池换电站单位 时间内的排队等待耗时成本； 此目标函数的最低值所对应的换电服 务台最优数量C*， 即其受式(8)约束： 联立公式(6)、 (7)、 (8)求 解出的换电服 务台即为电池更 换机的最优数量C*。 3.根据权利要求1所述的电动汽车集中充电站与电池换电站的规划方法， 其特征在于， 所述方法还 包括对各个电池换电站内包 含的电池更 换机定容步骤， 其具体如下： 以日换电需求负荷预测计算用户换电需求 点s的电动汽车日换电需求 量ns 式中； IBS为电池换电站集合， fceil为向上取整函数， S为各电池换电站换电服务区域内 的电动汽车总数， β 为日换电概率， Ps为换电需求点s 的日换电需求负荷预测； Pi,Σ为电池换 电站i的换电服 务区域内的日换电需求负荷预测总量； 各电池换电站内电池更 换机数量 Ni的数学表述为： 式中； rc为各换电服务区域内用户同时到达电池换电站的概率， nq为每台电池更换机的 最大排队车辆数， SUS为用户充电需求 点集合。 4.根据权利要求1所述的电动汽车集中充电站与电池换电站的规划方法， 其特征在于， 所述电池换电站年建设成本包括电池换电站的设施投资成本和电池换电站的运营管理成 本； 所述电池换电站年建 设成本数 学模型如下：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114118536 A 3