电动公交车换电站—电池充电站优化规划

《电动公交车换电站—电池充电站优化规划》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第38卷第2期Vol．38No．22014年1月25日Jan．25，2014DOI:10．7500/AEPS20130317006电动公交车换电站—电池充电站优化规划钱斌，石东源，谢平平，朱林(强电磁工程与新技术国家重点实验室，华中科技大学，湖北省武汉市430074)摘要:充电设施的规划与建设是解决电动汽车发展瓶颈的重要问题。电动汽车在公共交通领域发展迅速，并广泛采用换电模式。文中充分考虑了电动公交汽车换电电量需求和充换电行为，提出了一种换电站—电池充电站建设模式，并给出了相应的优化规划方法。该方法首先使用近邻传播聚类算法对换电需求点进行空间聚类，以确定电池充电站的站址和规模，并利用化石燃料与

2、电能的热值关系，将当前柴油公交车日消耗能量折算成电能以确定换电电量需求。然后，利用排队论方法对电池充电站内的工作情形进行建模，提出以拒绝服务率为主要约束，以综合建设成本最小为目标的优化模型。最后，以某城市实际统计数据为例给出了该市公交汽车换电站、电池充电站以及其充电设备、换电设备、电池的规划方案，为电动公交车充、换电站的实际规划提供参考。关键词:近邻传播聚类;电池充电站;换电站;排队论;电动汽车0引言领域的发展日益迅速，需要对电动公交汽车的充换电设施规划进行深入研究。电动汽车替代传统燃油汽车已成为汽车产业可本文综合考虑了电动公交车换电站、电池充电持续发展的必然趋势，在全世界范围内得到了快速［1

3、］站的工作过程，利用油—电热值折算的方法确定公发展。电动汽车电池能量补给有充电和换电2种交车的换电电量需求，并使用带加权偏向参数的近模式。在公交汽车等公共交通领域，换电模式因能邻传播聚类(AP)算法对换电需求的空间分布进行量补给快、节能减排和经济效益明显而得到推［2］聚合分析，完成充电站的选址。然后，使用排队论方广。法对电池充电站的工作过程进行建模，提出以拒绝充电设施的规划主要包括选址、定容2个方面，服务率为主要约束、综合建设成本最小为指标的优国内外已经展开了大量研究。文献［3-4］综合考虑化模型;并使用遗传算法对该混合整数非线性约束了电力网络、交通因素及建设初期购置设备费用和优化问题进行求解

4、，确定了充换电设施及所需电池运行期间购买电能费用，建立了集中型充电站定址数目。定容模型。文献［5-8］提出了计及地理因素和服务半径的以规划期内充电站总成本最低和年运行收益1电动公交车运营模式及充换电站规划最大为目标的充电站最优规划模型。文献［9］给出1．1电动公交车的运营模式了一种基于电网分区规划并以用户进站充电过程能公交车是城市居民日常出行的重要交通工具。耗损失最小为目的的充电站选址优化方法。文献在政府公布的《电动汽车科技发展“十二五”专项规［10-11］利用排队论的方法研究了基于用户行为的划》中，中国计划在“十二五”期间大力发展电动汽充电站充电机数目定量方法。文献［12］利用动态车，并在公

5、共交通车领域率先推广。由于公交车每交通网络思想，建立了基于硬时间窗约束下的确定日按照固定班次、时刻从首末停车站点出发并循固充电站布局及最佳规模的多目标优化模型。上述研定路线往返于首末站之间，运营十分规律。其车载究主要分析了民用汽车领域充电站的规划优化问电池容量大、电池规格统一，常采用换电模式作为其题，而国内目前私人轿车普及率不高，公共交通工具能量补给方式，并通过在线路首末站建设换电站为在日常出行中仍占很大比重，电动汽车在公共交通其提供电池更换服务。收稿日期:2013-03-17;修回日期:2013-09-09。电动公交车换电模式下电池充电站的选址是规国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目

6、划问题的关键。城区服务设施建设土地成本高，但(2011AA05A109);中国博士后科学基金资助项目公交线路均有专用首末停车站，并且换电过程常在(20110491133);国家自然科学基金重点项目(50937002)。车辆抵达终点站后进行，因此，本文选择已有公交线—64—·学术研究·钱斌，等电动公交车换电站-电池充电站优化规划路的首末停车站作为电池充电站的备选站址。利用础上进行聚类，通常选用欧几里得距离作为点公交车首末停车站点地理信息及站内公交车数目确Pi(xi，yi)和Pk(xk，yk)之间相似度的测度指标，即定公交车的换电需求点的地理分布，并在每个需求表示为:22点建设换电站满足换电服务约

7、束。S(i，k)=－

8、(xi－xk)+(yi－yk)

9、i≠k(2)公交车首末停车站点数目众多，站点内车辆数S(i，k)反映了数据点Pk在多大程度上适合作目各异，站点间距大小不一。在每个站点建设充电为点Pi的类代表点。此外，AP算法要为每个数据设施将使成本过高，需要将空间距离较近的几个站点k设定其偏向参数pre作为S的对角线元素S(k，点划分为一个充电需求点。即综合考虑每个换电站k)=pre(k)。