熊 剛,陳琪琪
(福建星云電子股份有限公司,福建 福州 350000)
2020 年在新冠肺炎疫情的肆虐下,全球車輛銷量下滑五分之一,電動汽車逆勢暴增43%,達到了324 萬輛的總銷量。充電樁、換電站等配套設施越來越完善,但是很多新能源車主會經常遇到一個問題,例如總有燃油車占用充電車位,以及其他新能源汽車在完成充電操作后未及時駛離車位,使得急迫需要減少新能源充電車位被占用的問題。
停車場主要分為純充電車位停車場與電動車、燃油車混合停車場,純充電車位停車場所有停車位都具有充電樁,可直接拒絕非充電車入場,并根據(jù)是否能充電區(qū)別征收停車費,控制較容易、實現(xiàn)充電站管理系統(tǒng)較為簡單,但缺少計費策略來限制車位占用的情況。
電動車、燃油車混合停車場,一部分車位具有充電樁,其他車位沒有充電樁。混合停車場國內較多,如:星云股份推出的儲能式充電站基本部署在現(xiàn)有普通停車場,與燃油車共用一套停車場計費系統(tǒng)。整體計費更加復雜,更難實現(xiàn)減少占位。但也缺少計費策略限制車位占用的情況。
針對混合停車場當前存在的問題,為了減少充電車位的占用時間,提高社會資源利用率,開展區(qū)別、分段時間計費策略的研究,本文將提供一種計費策略的設計方法及思路。
混合停車場基礎計費模式與先前一致,具有出入口攝像頭、出入口道閘設備,停車場計費云負責扣費。
充電部分中,每個充電樁具有一個獨立攝像頭,可以拍攝車位上停放車輛的類型及車牌號,并與充電管理云服務器無線相連。充電管理云服務器再與停車場計費云服務器進行通信。
在不改變現(xiàn)有停車場的情況下,通過在充電樁上增加攝像頭來識別占用情況,充電管理云服務器將信息同步到停車場計費云服務器,從而實現(xiàn)我們的計費策略。停車場架構如圖1 所示。
圖1 停車場架構圖
nf:停車場中普通停車位總數(shù)量;
ne:停車場中充電停車位總數(shù)量;
nfl:當前停車場中普通停車位的空閑數(shù)量;
nel:當前停車場中充電停車位的空閑數(shù)量。
vin:車牌識別號;
ts:車輛駛入停車場時刻,初始值為0;
te:車輛駛出停車場時刻,初始值為0;
tns:車輛停泊充電停車位起始時刻,初始值為0;
tne:車輛駛離充電停車位結束時刻,初始值為0;
tp:當前時刻;
t:當前時刻車輛在停車場內停留時間,普通停車位t=tp
ts;充電停車位t=tp-tns。
統(tǒng)計一段時間內(以30 天為例),停車場一天各個時段普通停車位的使用率u1與充電停車位的使用率u2,并繪制相應的使用率曲線,如圖2 所示。
圖2 停車場停車位使用率曲線圖
基于歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計的普通停車位使用率u1及充電停車位使用率u2,設定高峰時段普通停車位使用率閾值TRu1、高峰時段充電停車位使用率閾值TRu2。即當前時刻u1≥TRu1,則表示當前普通停車占用率高;當前時刻u2≥TRu2,則表示當前充電停車占用率高;此外,在時間維度上,依據(jù)TRu1及TRu2可采取差別化計時收費。
普通停車位,停車時間t∈[0min ɑmin),停車不收費。停車時間t∈[ɑ min ɑ+△Tmin],按p2/h 收費。停車超過a+△Tmin 后,若當前普通停車位使用率u1高于TRu1,按照階梯價格△p/△T1的增幅遞增,遞增周期為3*△T1,遞增后的價格為p3/h。若當前普通停車位使用率小于或等于TRu1則按照p1/h 收費。普通停車位計費曲線pf如圖3 所示。
圖3 普通停車位計費曲線圖
普通停車位計時、計費函數(shù)表達式如式(4)、式(5)所示,停車總費Pf用如式(6)所示:
充電停車位,停車時間t∈[0min βmin),停車不收費,其中β 為新能源汽車免費時長。停車時間t∈[βmin β+b*△Tnmin],按pn2/h 收費,其中,△Tn為新能源汽車滿充預估時間,b(b>1)為滿充裕度系數(shù)。停車超過β+b*△Tnmin 后,若當前新能源停車位使用率u2高于TRu2,則按照Pm/h 收費,且按照階梯價格△p1/△Tn1的降幅遞減,遞減周期為3*△Tn1,遞減后的價格為pn3;若當前新能源停車位使用率u2小于或等于TRu2則按照pn1/h 收取停車費用。充電停車位計費曲線如圖4 所示。
圖4 充電停車位計費曲線圖
新能源汽車在充電停車位上進行充電后,還需收取相應的充電電費Pc及充電服務費Ps。其中,充電電費,按照峰谷分時電價,對電動汽車充電量進行計費,計費曲線如圖5 中pc/kW·h 所示;使用充電設備而產生的服務費按照ps/kW·h 進行計費,充電費服務費曲線如圖5 所示。
圖5 充電費服務費曲線圖
新能源汽車在充電停車位上產生的充電費及服務費合計為Psum:
式(10)中,p(t)為充電樁輸出實時功率kW。
停車場停車計費策略及計費規(guī)則中相關參數(shù)的說明如表1 所示。
表1 停車計費策略相關參數(shù)表
依據(jù)表1 中的參數(shù)值及相應的計費規(guī)則,可動態(tài)計算出當前燃油車、新能源電動汽車在停車場的停車費用。此外,表1 中的參數(shù)取值,可隨統(tǒng)計歷史數(shù)據(jù)、節(jié)假活動、物業(yè)政策等作相應的優(yōu)化調整。
實際生活中,常出現(xiàn)停車亂放現(xiàn)象,依據(jù)停車類型及計費規(guī)則的組合策略,以期達到規(guī)范停車秩序的目的。表2 為停車位計費策略表,表中R1,R2,R3 為相應計費規(guī)則,字符Y 表示該停車類型下的計費規(guī)則有效;N 表示該停車類型下的計費規(guī)則無效。
表2 停車位計費策略表
表2 中序號2 的計費策略,aa 為燃油車違規(guī)占用充電停車位的懲罰系數(shù);表2 中序號3 的計費策略,新能源車停放在普通停車位,則停車計費按照燃油車計費規(guī)則執(zhí)行。
本文從混合停車場的運營歷史數(shù)據(jù)出發(fā),提出了一種峰谷差別化計費策略。高峰時刻,超時停車后的計費標準提高;低峰時刻,超時停車仍遵守常規(guī)停車計費標準。
針對占位問題,設計并研究一套混合式停車場與智能計費系統(tǒng),通過停車場系統(tǒng)可識別充電車位占用狀態(tài)。通過計費規(guī)則保證新能源車主充電停車計費體驗感,通過區(qū)別計費有效縮短非充電車位的占用時長,以減少車位占用時間、提高社會資源利用率,具有推廣應用價值。