【优化充电】基于位置和价格激励的电动汽车智能充电附Matlab代码

最新推荐文章于 2025-12-19 16:12:26 发布

原创最新推荐文章于 2025-12-19 16:12:26 发布 · 837 阅读

30 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#matlab #开发语言

✅作者简介：热爱科研的Matlab仿真开发者，擅长数据处理、建模仿真、程序设计、完整代码获取、论文复现及科研仿真。

🍎 往期回顾关注个人主页：Matlab科研工作室

🍊个人信条：格物致知,完整Matlab代码及仿真咨询内容私信。

🔥 内容介绍

随着电动汽车（EV）普及率的快速提升，充电基础设施的供需矛盾日益凸显。高峰时段充电桩 “一位难求”、用户充电成本居高不下、电网负荷波动过大等问题，成为制约电动汽车发展的关键瓶颈。在此背景下，基于位置和价格激励的智能充电优化应运而生 —— 通过精准匹配用户位置需求与充电桩资源，并结合动态价格杠杆引导充电行为，既能提升充电效率，又能实现用户、运营商与电网的多方共赢。本文将深入解析这一策略的核心逻辑、实施路径与实际价值。

一、电动汽车充电的现实痛点：从 “能充” 到 “优充” 的跨越

当前电动汽车充电场景中，用户与系统面临多重矛盾：

（一）用户侧：效率与成本的双重焦虑

位置匹配失衡：用户常因不了解周边充电桩实时状态（如空闲率、故障情况），导致绕路寻找或到达后等待，单次充电的时间成本（含路途与等待）可能高达 1-2 小时；

价格敏感度高：固定电价模式下，用户难以避开高峰时段的高成本充电，尤其在商业充电桩中，峰谷电价差可达 2-3 倍，增加长期使用成本；

续航不确定性：用户对充电后的续航里程预估不足，可能因选择距离过远的充电桩而陷入 “续航焦虑”。

（二）系统侧：资源与负荷的双重压力

充电桩利用率不均：居民区充电桩夜间负荷饱和，而商场、办公区充电桩白天闲置，整体利用率不足 30%；

电网负荷波动大：傍晚 18:00-21:00 的充电高峰会导致区域电网负荷骤增，甚至引发变压器过载、电压不稳等问题；

运营商盈利困难：固定电价难以覆盖峰谷时段的电网供电成本差异，部分运营商因高峰时段供电压力大、低谷时段设备闲置而陷入亏损。

解决这些问题的核心，在于从 “被动满足充电需求” 转向 “主动优化充电行为”—— 而位置感知与价格激励的结合，正是实现这一转变的关键抓手。

二、位置因素：智能充电的空间匹配核心

位置信息不仅是用户选择充电桩的基础依据，更是优化资源配置的 “导航仪”。通过精准刻画用户位置特征与充电桩空间分布的关联，可实现充电需求与供给的动态平衡。

（一）位置数据的核心维度

用户位置属性

实时位置：通过车载 GPS 或 APP 定位，确定用户当前坐标及可达范围（如 30 分钟车程内的充电桩）；

目的地信息：用户计划前往的地点（如公司、商场、住宅），可预判充电时间窗口（如上班期间、购物期间）；

历史行为：用户常去的充电地点、充电时长偏好，用于个性化推荐。

充电桩位置属性

空间分布：密度（如每平方公里充电桩数量）、类型（快充 / 慢充）、配套设施（如停车场是否免费、是否有餐饮服务）；

实时状态：空闲率（当前可用桩数 / 总桩数）、故障情况、排队长度；

电网关联：充电桩接入的电网台区负荷容量，避免推荐负荷饱和区域的充电桩。

（二）位置优化的实现逻辑：从 “就近推荐” 到 “精准匹配”

动态热力图：基于用户位置与充电桩实时数据，生成区域充电资源热力图，红色标注高负荷区域（等待＞30 分钟），绿色标注空闲区域（即到即充）；

路径 - 充电协同规划：结合用户目的地，推荐 “顺路充电” 方案。例如，用户从家到公司的通勤路线中，若途经某商场充电桩且空闲率＞70%，则推荐在购物停留期间完成充电，减少额外绕行；

预约占位机制：用户可提前 1-2 小时预约目标位置的充电桩，系统预留车位并同步锁定价格，避免到达后无桩可用的情况。

数据显示，引入位置优化后，用户平均充电时间成本可降低 40%，充电桩空间利用率提升至 50% 以上。

三、价格激励：引导充电行为的 “无形之手”

价格是调节供需关系的核心杠杆。通过设计与位置、时段、电网负荷联动的动态价格体系，可引导用户错峰充电，实现 “削峰填谷” 与成本优化的双重目标。

（一）动态价格的设计维度

时段联动：基于电网峰谷负荷设定阶梯电价

高峰时段（如 18:00-21:00）：电价上浮 30%-50%，抑制非必要充电；

平段时段（如 10:00-17:00、22:00 - 次日 6:00）：基准电价；

低谷时段（如 0:00-6:00）：电价下浮 20%-40%，鼓励用户夜间充电。

位置联动：结合充电桩利用率与运营成本定价

高负荷区域（如市中心居民区）：基础电价上浮 10%-20%，平衡高需求与运营压力；

低负荷区域（如郊区、商场）：基础电价下浮 10%-15%，吸引用户前往，提高设备利用率；

电网友好型充电桩（如接入光伏储能系统的站点）：额外补贴 5%-10%，鼓励使用清洁能源充电。

行为激励：针对用户充电习惯的定向优惠

错峰充电奖励：用户在低谷时段充电，可获得积分（抵扣下次充电费用）或停车费减免；

长期签约折扣：与固定充电桩运营商签约的用户，享受额外 5%-8% 的价格优惠；

负荷响应补贴：电网负荷紧张时，用户接受系统调度延迟充电（如预约 19:00 充电，系统调整至 21:00 后），可获得电价 50% 的补贴。

（二）价格激励的用户引导逻辑

动态价格通过 “成本感知 - 行为调整” 的路径影响用户决策：当用户在 APP 上查看充电桩时，系统会同时显示实时价格、预计总费用及错峰建议（如 “当前充电需 50 元，若延迟至 22:00 充电仅需 30 元”）。数据表明，价格差达到 30% 以上时，约 60% 的用户会主动调整充电时段，而结合位置推荐的 “低价 + 近距” 组合，引导成功率可提升至 80%。