[發(fā)明專利]一種電動汽車充電站選址優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210391040.4
• 申請日: 2012-10-16
• 公開（公告）號: CN102880921A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫勇;杜學(xué)龍;劉志珍;王建;厲志輝;李建祥
• 申請（專利權(quán)）人: 山東電力集團(tuán)公司電力科學(xué)研究院;國家電網(wǎng)公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/10
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電動汽車充電站對選址優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于Voronoi圖和地圖劃分理論，并以充電站投資和消耗費(fèi)用為優(yōu)化模型的電動汽車選址方法。

背景技術(shù)

電動汽車有緩解能源危機(jī)、環(huán)境污染以及完善汽車行業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，因此得到國家的大力扶持并有廣闊的發(fā)展前景。作為電動汽車基礎(chǔ)建設(shè)的充電系統(tǒng)，合理的充電設(shè)施規(guī)劃不僅關(guān)系到消費(fèi)者的便捷性、經(jīng)濟(jì)性，更影響到電動汽車的廣泛推廣和電動汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，因此在充電設(shè)施大規(guī)模建設(shè)之前，應(yīng)該正確提出合理規(guī)劃充電設(shè)施的方法。

目前對充電設(shè)施規(guī)劃研究已經(jīng)取得初步成果，有的文獻(xiàn)將充電設(shè)施規(guī)劃分為示范階段、公益階段、商業(yè)運(yùn)營階段等不同的階段，并提出對應(yīng)階段的特點(diǎn)；有的文獻(xiàn)從經(jīng)濟(jì)性方面進(jìn)行研究，將消費(fèi)者的充電和充電站投資的總成本作為了優(yōu)化目標(biāo)，采用不同的理論和算法，如排隊(duì)理論、粒子群算法、遺傳算法等，研究充電站最優(yōu)分布和規(guī)模。對于電動汽車充電站選址規(guī)劃，首先應(yīng)該考慮充電站投資費(fèi)用和消費(fèi)者使用費(fèi)用最小化，對于現(xiàn)有的研究，主要集中在電動汽車充電站投資費(fèi)用方面的優(yōu)化，而忽略了消費(fèi)者的使用費(fèi)用；其次消費(fèi)者充電的便捷性是充電站選址的重要影響因素，這是因?yàn)樵谙M(fèi)者在發(fā)生為電動汽車充電行為時(shí)，首先會考慮在距離自己最近的充電站充電，充電便捷性影響著充電站的選址和規(guī)模，但現(xiàn)有的研究忽略了這一重要因素；最后現(xiàn)有的研究側(cè)重于對模型的優(yōu)化算法，并沒有涉及整個(gè)區(qū)域的充電站具體的選址規(guī)劃。

總的來說，現(xiàn)有的電動汽車充電站選址規(guī)劃方法缺少考慮因素，沒有對具體的區(qū)域經(jīng)行選址規(guī)劃。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提出一種基于Voronoi圖和地圖劃分理論，并以充電站投資和消耗費(fèi)用為優(yōu)化模型的電動汽車選址方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

一種電動汽車充電站選址優(yōu)化方法，首先，比較準(zhǔn)確預(yù)測電動汽車的數(shù)量和分布，進(jìn)而初步確定充電站的數(shù)量。其次，根據(jù)區(qū)域用地特性劃分子區(qū)域，結(jié)合地圖劃分思想和約束條件，確定最優(yōu)充電站數(shù)量和充電站初始位置，最后，基于Voronoi圖劃分充電站服務(wù)區(qū)域，在每個(gè)Voronoi多邊形內(nèi)，通過計(jì)算負(fù)荷點(diǎn)坐標(biāo)平均值確定充電站新位置，通過迭代計(jì)算優(yōu)化充電站投資和消費(fèi)者消耗總費(fèi)用模型，最終確定充電站位置、服務(wù)區(qū)域以及包含的充電機(jī)數(shù)量。通過該方法可以簡單、直觀、經(jīng)濟(jì)的確定某個(gè)區(qū)域電動汽車充電站選址規(guī)劃。

所述的電動汽車充電站投資和消費(fèi)者消耗費(fèi)用模型如下：

充電站選址的主要任務(wù)是根據(jù)區(qū)域電動汽車數(shù)量和分布，在區(qū)域中選擇合理的充電站數(shù)量和地址，以滿足電動汽車用戶的充電需求，既要考慮用戶充電的便捷性、經(jīng)濟(jì)性，又要考慮充電站投資的最優(yōu)性。對于充電者充電便捷性，設(shè)定充電站服務(wù)半徑約束條件；對于用戶充電經(jīng)濟(jì)性，建立用戶在充電路上年消耗費(fèi)用模型；對于充電站投資最優(yōu)，建立充電年投資費(fèi)用模型，主要包括投資費(fèi)用、維修費(fèi)用、網(wǎng)損費(fèi)用。因此對于整個(gè)區(qū)域，一方面要求每個(gè)負(fù)荷點(diǎn)到其最近的充電站的距離d_min(s_i，u_j)小于充電者滿意充電距離；另一方面要求充電站選址可影響的投資和消耗費(fèi)用最優(yōu)(包括投資成本和用戶成本)，用數(shù)學(xué)語言描述，如式(1)、式(2)：

d_min(s_i，u_j)＜r；i＝1，2，…n；j＝1，2，…，m?????(1)

min(G)＝min(g₁+g₂+g₃)?????????????????????????(2)