如何選擇蓄電池充電機-充電站的安裝地址？種群競爭預測模型來幫忙
2019-2-27 10:16:16??????點擊：
隨著人們環(huán)保意識的加強，在政府相關政策的大力鼓勵之下，電動汽車無疑在未來會越來越受歡迎，因此，電動汽車的蓄電池充電機-充電站選址與布局便顯得尤為重要。
本文通過分析電動汽車與傳統(tǒng)燃油汽車的數(shù)量關系，提出了種群競爭預測模型，在此預測模型的基礎上，建立了考慮收費站的建設、運行費用及交通流狀況的規(guī)劃模型，求出了最優(yōu)的構(gòu)建蓄電池充電機-充電站的數(shù)目，在充電需求點附近確定蓄電池充電機-充電站地址。依據(jù)選址畫出Voronoi圖，得出每個蓄電池充電機-充電站所服務的范圍。案例分析驗證了本模型的實用性與可行性。
近年來，全球石油能源的短缺，環(huán)境污染危害加劇，全球氣候劇烈變化，節(jié)能和減排勢必將會成為未來汽車發(fā)展的主要方向。根據(jù)有關數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，汽車尾氣排放量占全球污染氣體排放量的16%，若汽車需求量不斷增大，則這個數(shù)據(jù)還將繼續(xù)增大。
在當前電動車及相關技術迅猛發(fā)展的背景下，國家對此給予大力扶持，人們對環(huán)境污染的關注度也越來越高，因此能源的短缺和人們對生活質(zhì)量的更高要求是電動車發(fā)展的主要推動力，電動汽車可能會成為未來占主導地位的車輛技術。
文獻[5]基于現(xiàn)有的交通網(wǎng)絡，利用最短路徑的思想，對蓄電池充電機-充電站的布局進行了優(yōu)化。文獻[6]主要是基于現(xiàn)有的電動汽車數(shù)目下，通過兩步篩選的方法確定了電動汽車蓄電池充電機-充電站的最佳位置，并考慮了電動汽車蓄電池充電機-充電站的環(huán)境因素和服務半徑。在此基礎上，提出了一種針對電動汽車蓄電池充電機-充電站最優(yōu)規(guī)模的數(shù)學模型，并將其作為目標函數(shù)的總成本最小化。
文獻[7]提出了蓄電池充電機-充電站兩階段最優(yōu)算法：第一階段考慮電動汽車日剩余電量和電動汽車運行狀態(tài)和位置，通過最短路徑法和隨機模擬技術，取得電動汽車在交通網(wǎng)絡上充電需求在時間和空間的分布；第二階以蓄電池充電機-充電站總成本最小化為目的，建立蓄電池充電機-充電站最優(yōu)選址定容模型。文
獻[8]利用便捷行和充電次數(shù)的引力關系構(gòu)建了電動汽車蓄電池充電機-充電站布局與規(guī)劃的引力模型。文獻[9]運用區(qū)域交通流量守恒定理，基于區(qū)域現(xiàn)有的交通流量，以建立蓄電池充電機-充電站總費最小化為目標，并且利用遺傳算法對模型進行求解。
目前關于電動汽車蓄電池充電機-充電站選址研究，大多集中在利用已知充電汽車數(shù)量進行蓄電池充電機-充電站布局的規(guī)劃上，然而充電汽車數(shù)量增長很快，僅依靠現(xiàn)有的車輛數(shù)目去進行蓄電池充電機-充電站布局規(guī)劃，那么幾年之后便不再能滿足需求。本文提出了采用種群競爭模型對未來的充電汽車數(shù)目進行預測，得知充電汽車數(shù)目后，通過整數(shù)規(guī)劃求出最優(yōu)的蓄電池充電機-充電站的數(shù)目；在充電需求點附近確定蓄電池充電機-充電站地址；最后再依據(jù)選址畫出Voronoi圖，得出每個蓄電池充電機-充電站所服務的范圍。
圖1 Voronoi原理圖
圖6 蓄電池充電機-充電站服務范圍劃分圖
結(jié)論
針對電動汽車蓄電池充電機-充電站規(guī)劃問題，與國內(nèi)外大部分的文獻不同，本文加入了生態(tài)學種群競爭的思想， 認為燃油汽車與電動汽車可類比于同屬的兩個種群，兩個種群數(shù)目的上升與下降都相互制約。基于種群競爭模型，本文對充電汽車數(shù)目進行了預測，隨后運用整數(shù)規(guī)劃模型以收費站的建設和運行、交通流狀況為約束條件求出了最優(yōu)的構(gòu)建蓄電池充電機-充電站的數(shù)目。
但是由于單一的整數(shù)規(guī)劃誤差較大，利用基于加油站選址規(guī)劃，我們進行了模型的改進，把電動汽車負荷全部集中到交通道路的路口，最后運用路網(wǎng)圖與Voronoi圖完成蓄電池充電機-充電站布局與規(guī)劃。
本文通過分析電動汽車與傳統(tǒng)燃油汽車的數(shù)量關系，提出了種群競爭預測模型，在此預測模型的基礎上，建立了考慮收費站的建設、運行費用及交通流狀況的規(guī)劃模型，求出了最優(yōu)的構(gòu)建蓄電池充電機-充電站的數(shù)目，在充電需求點附近確定蓄電池充電機-充電站地址。依據(jù)選址畫出Voronoi圖，得出每個蓄電池充電機-充電站所服務的范圍。案例分析驗證了本模型的實用性與可行性。
近年來，全球石油能源的短缺，環(huán)境污染危害加劇，全球氣候劇烈變化，節(jié)能和減排勢必將會成為未來汽車發(fā)展的主要方向。根據(jù)有關數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，汽車尾氣排放量占全球污染氣體排放量的16%，若汽車需求量不斷增大，則這個數(shù)據(jù)還將繼續(xù)增大。
在當前電動車及相關技術迅猛發(fā)展的背景下，國家對此給予大力扶持，人們對環(huán)境污染的關注度也越來越高，因此能源的短缺和人們對生活質(zhì)量的更高要求是電動車發(fā)展的主要推動力，電動汽車可能會成為未來占主導地位的車輛技術。
文獻[5]基于現(xiàn)有的交通網(wǎng)絡，利用最短路徑的思想，對蓄電池充電機-充電站的布局進行了優(yōu)化。文獻[6]主要是基于現(xiàn)有的電動汽車數(shù)目下，通過兩步篩選的方法確定了電動汽車蓄電池充電機-充電站的最佳位置，并考慮了電動汽車蓄電池充電機-充電站的環(huán)境因素和服務半徑。在此基礎上，提出了一種針對電動汽車蓄電池充電機-充電站最優(yōu)規(guī)模的數(shù)學模型，并將其作為目標函數(shù)的總成本最小化。
文獻[7]提出了蓄電池充電機-充電站兩階段最優(yōu)算法：第一階段考慮電動汽車日剩余電量和電動汽車運行狀態(tài)和位置，通過最短路徑法和隨機模擬技術，取得電動汽車在交通網(wǎng)絡上充電需求在時間和空間的分布；第二階以蓄電池充電機-充電站總成本最小化為目的，建立蓄電池充電機-充電站最優(yōu)選址定容模型。文
獻[8]利用便捷行和充電次數(shù)的引力關系構(gòu)建了電動汽車蓄電池充電機-充電站布局與規(guī)劃的引力模型。文獻[9]運用區(qū)域交通流量守恒定理，基于區(qū)域現(xiàn)有的交通流量，以建立蓄電池充電機-充電站總費最小化為目標，并且利用遺傳算法對模型進行求解。
目前關于電動汽車蓄電池充電機-充電站選址研究，大多集中在利用已知充電汽車數(shù)量進行蓄電池充電機-充電站布局的規(guī)劃上，然而充電汽車數(shù)量增長很快，僅依靠現(xiàn)有的車輛數(shù)目去進行蓄電池充電機-充電站布局規(guī)劃，那么幾年之后便不再能滿足需求。本文提出了采用種群競爭模型對未來的充電汽車數(shù)目進行預測，得知充電汽車數(shù)目后，通過整數(shù)規(guī)劃求出最優(yōu)的蓄電池充電機-充電站的數(shù)目；在充電需求點附近確定蓄電池充電機-充電站地址；最后再依據(jù)選址畫出Voronoi圖，得出每個蓄電池充電機-充電站所服務的范圍。
圖1 Voronoi原理圖
圖6 蓄電池充電機-充電站服務范圍劃分圖
結(jié)論
針對電動汽車蓄電池充電機-充電站規(guī)劃問題，與國內(nèi)外大部分的文獻不同，本文加入了生態(tài)學種群競爭的思想， 認為燃油汽車與電動汽車可類比于同屬的兩個種群，兩個種群數(shù)目的上升與下降都相互制約。基于種群競爭模型，本文對充電汽車數(shù)目進行了預測，隨后運用整數(shù)規(guī)劃模型以收費站的建設和運行、交通流狀況為約束條件求出了最優(yōu)的構(gòu)建蓄電池充電機-充電站的數(shù)目。
但是由于單一的整數(shù)規(guī)劃誤差較大，利用基于加油站選址規(guī)劃，我們進行了模型的改進，把電動汽車負荷全部集中到交通道路的路口，最后運用路網(wǎng)圖與Voronoi圖完成蓄電池充電機-充電站布局與規(guī)劃。
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