基于全生命周期的加氢站选址定容优化

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1、国内图书分类号：TK91;U116密级：公开国际图书分类号：656西南交通大学研究生学位论文基于全生命周期的加氢站选址定容优化年级2015级姓名孙浩然申请学位级别工程硕士专业机械工程指导老师何朝明副教授二零一八年五月ClassifiedIndex:TK91;U116U.D.C:656SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisLife-cyclebasedoptimizationofhydrogenrefuelingstationsitingandsizingGrade:2015Candidate:SunHaoranAcademicDegre

2、eAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:MechanicalEngineeringSupervisor:AssociateProf.HeChaomingMay,2018西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在年解密后适用本授权书；2．不保密，使用本授权书。（请在

3、以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导老师签名：日期：日期：西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1.提出基于氢气生命周期成本的加氢站选址模型，从氢气生产、储存、运输等角度分析了加氢站位置对氢气生命周期成本的影响；并进一步结合多氢源组合供氢的氢气供应方式与加油站改建为加油加氢混合站的建站方式，对上述模型加以改进；2.提出基于消费者用氢成本的选址模型，考虑了加氢站位置对氢气生命周期成本与消费者加氢距离及成本的影响，并在选址过程中使用Huff模型实现加氢站定容；3.分别使用上述模型建立加氢站选址定容算例，并使用多维度的粒子群算法对选址算例求

4、解。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：日期：西南交通大学硕士研究生学位论文第I页*摘要氢燃料电池汽车因其零排放的优点被称为最终环保汽车。当前氢燃料电池汽车的性能已达到实用要求，但在推广中却遇到了一些困难。其阻力主要来源于两个方面：加氢基础设施的缺乏和等能量下的氢气价格高于燃油。本文将氢气供应分为氢源到加氢站和加氢站到消费者两个阶段。

5、加氢站位置的选择会对这两个阶段中的多种成本产生影响，比如加氢站建设运营成本、氢气生命周期成本和消费者加氢途中所消耗的氢气成本。本文中，氢气生命周期成本指的是氢气生产、储存、运输成本与氢气生产过程中环境成本的总和。本文以完善加氢基础设施的同时降低消费者氢气消费为目的，提出了多个基于成本最优的加氢站选址模型。本文主要研究工作如下：首先，主要分析了氢气供应中从氢源到加氢站阶段，加氢站位置对氢气生命周期成本的影响，并提出了以氢气生命周期成本最优为目标的加氢站选址模型。模型以每个加氢站只能选择一个氢源购氢的假设，简化了加氢站对氢源的选择过程，通过优化加氢站位置并对氢源、储存方式、运输方式加以比选来

6、降低氢气生命周期成本。然后，去除上述模型的假设，完善加氢站对氢源的选择过程，使其更符合实际。现实中每个加氢站的氢气可以由多个氢源共同提供，因此在上述模型的基础上加入了多源供氢方案用于优化各加氢站从不同氢源的购氢量。在此过程中，各加氢站与氢源间的运输储存方式也被确定。另外，还加入了改建现有加油站为加氢加油混合站的建站方式供选择。基于上述改进得到的加氢站选址模型，对包括加氢站建设运营成本和氢气生命周期成本在内的总成本进行了优化。最后，将氢气从加氢站到消费者阶段所产生的加氢成本纳入优化范畴。定义了消费者用氢成本为购氢成本与加氢成本之和，其中购氢成本与氢气生命周期成本成正比，加氢成本即用户在前往

7、加氢站途中的行驶成本；提出了以消费者用氢成本最优为目标的加氢站选址模型，该模型还加入了Huff模型估计各加氢站被各需求点选择的概率，以此为各加氢站定容。针对每个加氢站选址模型，建立了应用该模型进行加氢站选址的算例，并通过粒子群算法求解。关键词加氢站；选址；定容；生命周期成本优化*受国家自然科学基金资助（资助号：51275431）西南交通大学硕士研究生学位论文第II页*AbstractHydrogenfuelcellvehicle(H