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1、编辑老师:您好！对审稿意见的回复见文末,谢谢！考虑交通网络流量的电动汽车充电站规划摘要:充电站的合理选址和定容对电动汽车的规模化应用具有重要意义。考虑到充电站具有城市交通公共服务设施以及普通用电设施的双重属性,以俘获的交通流量最大、配电系统网络损耗最小以及节点电压偏移最小为目标,建立了充电站最优规划的一个多目标决策模型。首先,采用超效率数据包络分析评价方法,确定归一化后各个目标函数合理的权重系数,把多目标优化问题转换成单目标优化问题。之后,采用改进的二进制粒子群优化算法求解该单目标优化模型。最后,以33节点配电系统
2、以及25节点交通网络为例,说明了所发展的模型和方法的基本特征。关键词:电动汽车;充电站规划;交通流量;超效率数据包络分析;改进二进制粒子群110引言发展电动汽车产业是减少温室气体排放和降低对化石燃料依赖的一种重要举措。随着电动汽车技术特别是电池技术的发展和一些国家在政策上的大力支持,电动汽车在过去的十多年间得到了快速发展[1]。电动汽车充电站能够为电动汽车提供充电、维修等服务,是发展电动汽车产业所需要的重要设施。充电站规划主要包括选址和定容,其规划合理与否不仅影响电动汽车用户出行的便利从而影响电动汽车的推广使用,还
3、会影响配电系统的电能质量。在最近几年中,国内外在充电站规划方面已经做了一些初步的研究工作。文献[2]分析了影响电动汽车充电站规划的多方面因素,并对其布局规划提出了原则性建议。文献[3]提出了基于地理因素和服务半径的两阶段充电站选址方法,采用伏罗诺伊(Voronoi)图对充电站的充电服务区域进行划分,并建立了以规划期内充电站建设总成本和网损费用为优化目标的充电站规划模型。文献[4]在对不同类型的电动汽车充电需求分析基础上,建立了综合考虑充电站投资建设成本和运行成本的集中型充电站最优容量配置模型。文献[5]考虑了规划区
4、内电动汽车换电需求分布不均匀问题,并以投资和运行成本最小为目标,建立了换电站最优规划模型。现有的相关文献多数将充(换)电站视作普通的用电设施进行规划,而忽视了其提供公共服务的特性。事实上,电动汽车充电站具有两方面属性。首先,充电站是一种城市交通公共服务设施,其功能类似于加油站[6,7],都是为车辆提供服务;其次,充电站是一种用电设施,其规划建设要考虑对配电系统诸多方面的影响,如电力网络改建、网损、节点电压质量等。因此,如何在满足相关约束条件的情况下,充电站能够为更多的车主提供便利服务,且尽量减少对配电系统的负面影响
5、,就是一个亟需研究的重要问题。基于上述考虑,本文借鉴分布式电源选址思想[8-11],融合电力设施规划方法[12]与城市交通服务设施选址理论[13-15],综合考虑充电站的两方面属性,建立了考虑交通网络流量的充电站多目标规划模型,并采用数据包络分析(DataEnvelopmentAnalysis,DEA)方法[16]确定各个目标的权重,把多目标规划问题转化为单目标问题。之后,采用改进的二进制粒子群优化算法(BinaryParticleSwarmOptimization,BPSO)求解该单目标优化模型。最后,以33节点
6、配电系统[17]和25节点交通网络[15]为例对所发展的模型与方法做了说明。1电动汽车交通流量分析在交通领域,针对服务设施选址问题,现有的大多数研究工作主要针对网络节点上的用户,优化目标一般给定为设施投资建设成本或用户到服务设施的旅行成本。电动汽车在道路上行驶,充电需求不是集中在节点上,而是在交通网络中流动,故可以采用交通流量模拟电动汽车的充电需求,而充电站规划可借鉴交通领域的截流选址模型[18]。现有的截流选址模型一般假定,只要在某条线路/路径上有服务设施,则该条线路上的所有顾客流均被俘获。就充电站规划问题而言,
7、考虑到电动汽车行驶里程限制,在单一节点上建设充电站未必能够满足汽车在日常线路上来回行驶需求（即该线路上的交通流量不能被完全俘获）,需要考虑在某个节点组合上建设充电站为电动汽车提供充电服务。以图1为例进行说明。11图1一条往返路径的例子Fig.1Anexampleoftheround-trip电动汽车从出发点O到目的地D。这里假设只要电动汽车经过充电站,即可充满,暂不考虑充电站容量和充电时间等条件限制。对不同的电动汽车最大行驶里程L,存在以下几种情况:²L大于200km,在任意一个点建设充电站都可满足电动汽车充电需求
8、;²L小于200km但大于180km,在A或B点建设充电站均可满足充电需求;²L小于180km但大于120km,仅B点建设充电站可满足充电需求;²L小于120km但大于60km,任何单独一点上建设充电站都不能满足充电需求,需在两个或以上节点上建设充电站;²L小于60km,任何节点以及节点组合上建设充电站均不能满足电动汽车充电需求。本文借鉴截流选址模型,采用交
