电动汽车快速充电站选址定容问题的研究与应用

发布时间：2020-08-07 16:43

【摘要】：传统汽车数量的迅猛增长,不仅使得石油资源的供应面临严峻形势,同时也带来了严重的环境污染问题。推广新能源汽车,对减少中国对进口石油资源的依赖,改善环境污染问题具有重大的意义。电动汽车作为汽车行业的新生力量,具有能源利用率高、节能环保等优点,但同时也具有续航里程短、充电时间长等缺点,而且充电站基础设施的匮乏及不合理布局等问题严重抑制了用户的购买意愿,阻碍了中国电动汽车行业的飞速发展,因此合理规划充电站的选址布局对中国电动汽车行业的蓬勃发展具有重大意义。在大量学者的研究基础之上,综合考虑了未来电动汽车充电模式、充电桩功率、用户充电行为习惯和用户选址条件等影响因素,建立了包含年充电站投资成本和年用户时间成本的充电站选址模型和定容模型,针对模型,设计了求解算法和程序,最后应用于实际案例中,验证了模型和算法的可行性。(1)综合考虑了三种主流选址模型的优缺点,在满足所有约束条件下,建立了以充电站土地成本、建设成本、运营成本、用户行驶时间成本及排队等待时间成本之和最小的多目标充电站选址模型。基于充电桩功率与充电站容量之间的比例关系,设计出了各充电站定容模型。(2)结合蚁群算法、粒子群算法和遗传算法的在选址问题中的适应性和可靠性比较,针对选址模型的具体性,创新性地提出了求解算法,并运用Matlab软件设计出相应的程序。(3)案例研究。以哈尔滨市主城区为研究区域,预测了2025年该区域电动汽车日充电数量及分布情况。确定程序中的参数后,运行程序得到了快速充电站总成本最小的最优选址方案;并利用Voronoi图验证了选址方案的合理性,进而验证了选址模型和算法的可行性。(4)结合充电桩所需的输出功率,确定了各个充电站的容量,最终得到所有充电站年总成本最小的选址定容最优方案为:当充电站建站数目为5时,年总成本最小。该方案共拟建当充电站建站数目为6时,建设19个电动汽车快速充电桩、充电站总容量为8300KVA、年投资成本50.57万元、年用户时间成本30.93万元、年充电站总成本81.5万元。
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP18;U491.8
【图文】：

Voronoi图,Voronoi图,平面型,生成元

基础理论知识，基于网络要素空间及属性数据考查，对网络和水系、交通等现实中的设施网络中研究。GIS 技术将地理分析工具应用于实区域资源合理配置等问题[50]。边形，它是由一组由连接两邻点直线的垂括矢量和栅格方法，也可以由 Arcmap 软上，多个位置有区别的点，依据最邻近原它具有以下四个特点：内有一个生成元；内点到该生成元距离短于到其它生成元距点到生成此边界的生成元距离相等；ronoi 多边形界线以原邻接界线作为子集。

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利用各充电需求点之间的最短距离做用户的行驶距离。用户行驶速度在案条件，由此可以得到各充电需求点到充电站行驶时间，如公式（3-8）所示i ij ijj idy dTv ：Td各充电需求点 i 到候选点 j 的总消耗时间（h）；ωi——i 点电动汽车数量（辆）；yiji 点用户选择到 j 点充电站进行充电的比例（取值 0 或 1）；diji 点到 j 点的实际行驶距离(km)；v ——各充电需求 i 点用户到充电站 j 点的平均行驶速度(km/h)。）等待服务时间，新能源汽车的充电方式一般包括快充和慢充，慢充需要 7-8h,快充需要 0速充电模式进行研究。由于传统汽车一般在 2 分钟内即可加满油，而选择户时间成本普遍较高，因此需考虑用户在快速充电过程中的等待服务时间达建站点的时间符合均匀分布的特点，以此求解排队时间。将每个快速充系统，每一个充电桩均采用一桩双充的模式。由 3.1.1 节模型假设条件（5车在接受服务的过程中服从均匀分布、服务时间与前车数量和每辆车的平无寻求车位时间的排队系统如图 3-1 所示。

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图 4-1 哈尔滨市主城区地图Fig.4-1 Map of Harbin center city图定拓扑规定，其中部分规定可以在容忍行编辑处理，主要用到拓扑编辑器中的[73]，网络拓扑示意图如图 4-2 所示。a)节点的合并 b)路径的剔除互通式立交的处理 d)节点的增加图 4-2 路网拓扑示意图ig.4-2 Schematic of road network topology

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