一种面向一对多车对车充电服务的稳定匹配与定价方法

本发明属于汽车充电控制，具体涉及一种面向一对多车对车充电服务的稳定匹配与定价方法。

背景技术：

1、随着新能源汽车规模增长，城市充电需求在时间和空间上呈现不均衡分布，固定充电设施难以及时响应局部区域快速变化的充电需求。当附近充电设施供给不足时，充电车辆通常需要等待或绕行。车对车充电利用具有剩余电量的车辆为有充电需求的车辆提供移动补能服务，能够作为固定充电设施的灵活补充。在车对车充电服务中，放电车辆和充电车辆分布在不同位置，并具有不同的时间窗、能量状态和出行约束。因此，平台不仅需要判断哪些放电车辆能够服务哪些充电车辆，还需要确定充电车辆应支付的费用以及放电车辆应获得的补偿。

2、现有车对车充电匹配方法仍难以同时满足上述需求。一方面，部分方法主要关注匹配效率，价格补偿往往被忽略，或者采用简单分摊等规则，容易造成充电车辆支付过高，或放电车辆补偿不足。另一方面，部分方法通过价格响应或供需博弈刻画车辆个体利益，但通常依赖重复议价，不适合时间敏感的车对车充电服务。此外，实际服务中一个放电车辆可在可用电量和时间允许的情况下连续服务多个充电车辆，若仍采用当前匹配方法，容易造成放电车辆服务能力利用不足，并生成难以执行的服务结果。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种面向一对多车对车充电服务的稳定匹配与定价方法解决了现有方法容易造成放电车辆服务能力利用不足、匹配与定价脱节的问题，保障了匹配方案的稳定实施。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种面向一对多车对车充电服务的稳定匹配与定价方法，包括以下步骤：

3、s1、获取车对车充电服务数据，构建车辆充电兼容图；

4、s2、根据车辆充电兼容图构建放电车辆中心候选服务联盟，检查路径、时间窗和能量可行性的约束，保留满足约束的候选服务联盟；

5、s3、基于保留的候选服务联盟，计算候选服务联盟的联盟效用，生成最优联盟结构；

6、s4、根据确定的最优联盟结构，对每个被选中的候选服务联盟进行稳定效用分配，并输出定价结果。

7、进一步地：s1中，获取车对车充电服务数据的方法具体为：

8、在一个规划周期内，获取充电车辆集合、放电车辆集合和道路网络，对于充电车辆索引，获取服务位置、充电车辆的充电需求和服务时间窗，对于放电车辆索引，获取放电车辆起点、放电车辆目的地、放电车辆可用能量和时间窗，道路网络包括若干道路节点，获取道路节点之间的行驶距离和行驶时间。

9、进一步地：s1中，构建车辆充电兼容图：

10、

11、式中，为节点集合，为兼容边集合，对于放电车辆，与放电车辆兼容的充电车辆集合。

12、进一步地：s2中，候选服务联盟的表达式具体为：

13、

14、式中，为该联盟中由放电车辆服务的充电车辆集合，候选服务联盟的服务路径的表达式具体为：

15、

16、式中，为放电车辆起点，为放电车辆目的地，为第个被访问充电车辆的服务位置，表示访问顺序。

17、上述进一步方案的有益效果为：本发明在兼容车辆集合的基础上生成放电车辆中心候选服务联盟，使一个放电车辆连续服务多个充电车辆的关系能够被显式表达。

18、进一步地：s2中，检查路径、时间窗和能量可行性的约束，保留满足约束的候选服务联盟的方法具体为：

19、对于任一候选服务联盟，根据服务路径计算放电车辆到达各充电车辆服务位置的时间和完成服务后到达目的地的时间，检查充电车辆时间窗约束、放电车辆时间窗约束和能量可行性约束，保留满足约束的候选服务联盟；

20、其中，充电车辆时间窗约束的表达式具体为：

21、

22、式中，为放电车辆到达充电车辆并开始服务的时间，为充电车辆允许开始服务的最早时间，为充电车辆允许开始服务的最晚时间；

23、放电车辆时间窗约束的表达式具体为：

24、

25、式中，为放电车辆完成服务后到达目的地的时间，为放电车辆完成服务并到达目的地的最早允许时间，为放电车辆完成服务并到达目的地的最晚允许时间；

26、能量可行性约束：

27、

28、式中，为充电车辆的充电需求，为充放电效率，为放电车辆沿服务路径产生的行驶能耗，为放电车辆可用能量。

29、进一步地：s3中，计算候选服务联盟的联盟效用的表达式具体为：

30、

31、式中，为充电车辆采用外部充电选择时的绕行距离，为放电车辆执行服务路径的距离，为放电车辆从放电车辆起点到放电车辆目的地的道路距离；

32、

33、式中，为单位里程车辆折旧成本，为单位里程人工成本，为单位电价，为车辆行驶能耗率；

34、响应于联盟效用满足效用改进条件，则保留该候选联盟，效用改进条件的表达式具体为：

35、

36、式中，为放电车辆单独行动时的单体效用，为充电车辆单独行动时的单体效用。

37、上述进一步方案的有益效果为：本发明通过联盟效用计算，为单体车辆行动和车对车充电合作提供统一评价尺度，使平台能够判断候选服务联盟是否相对于成员单独行动具有实际改进价值。

38、进一步地：s3中，生成最优联盟结构的表达式具体为：

39、

40、其中，为可行联盟结构，为最大值对应的可行联盟结构索引函数，联盟结构需满足车辆唯一参与约束：

41、

42、式中，为可行联盟结构中第个服务联盟，为可行联盟结构中第个服务联盟。

43、进一步地：s4中，对于任一被选中的候选服务联盟，进行稳定效用分配的过程具体为：

44、计算联盟成员单体效用之和：

45、

46、式中，为成员单独行动时的单体效用，为服务联盟中的成员索引；

47、计算成员的初始效用分配：

48、

49、对于服务联盟中任意两个不同成员和，成员相对于成员的盈余：

50、

51、式中，为服务联盟中成员获得的效用分配，为服务联盟的子联盟，为包含成员且不包含成员的子联盟集合，；

52、计算服务联盟的最大盈余不平衡：

53、

54、式中，为成员相对于成员的盈余，为当前形成联盟的总分配效用；

55、进而计算归一化最大盈余不平衡：

56、

57、式中，为服务联盟的效用，为最优联盟结构，为最优联盟结构中的服务联盟；

58、响应于归一化最大盈余不平衡不小于稳定效用分配阈值，则识别产生最大正向盈余不平衡的成员对，并进行效用转移：

59、

60、

61、式中，为效用转移迭代次数，为第次效用转移成员的效用分配，为第次效用转移成员的效用分配，为第次效用转移量，为第次效用转移成员的效用分配，为第次效用转移成员的效用分配；

62、

63、式中，为取最小值函数，为服务联盟在第次效用分配下的最大盈余不平衡，为服务联盟在第次迭代时的效用分配，为成员单独行动时的单体效用；

64、响应于归一化最大盈余不平衡小于稳定效用分配阈值，或不存在不违反个体理性的可执行效用转移，则停止效用转移。

65、进一步地：s4中，输出定价结果的方法具体为：

66、根据最终稳定效用分配结果、充电服务成本、电量费用和放电车辆服务负担，将其换算为充电车辆支付金额和放电车辆补偿金额。

67、本发明的有益效果为：本发明提供了一种面向一对多车对车充电服务的稳定匹配与定价方法，通过构建放电车辆中心的服务联盟组织机制，并结合联盟结构优化与稳定效用分配，形成可执行的车对车充电服务方案及其对应的支付补偿结果，提高所选服务方案在时间敏感场景下的稳定实施能力，解决了现有方法容易造成放电车辆服务能力利用不足、匹配与定价脱节的问题，将定价纳入匹配考量，保障匹配方案稳定实施。