[發(fā)明專利]基于改進(jìn)的MOPSO的電動(dòng)出租車新建充電站選址方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910514474.0
• 申請(qǐng)日: 2019-06-14
• 公開（公告）號(hào): CN110288212B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 樸春慧;武旭晨;蔣學(xué)紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 石家莊鐵道大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/06
• 分類號(hào): G06Q10/06;G06Q10/04;G06Q50/06;G06N3/00
• 代理公司: 石家莊輕拓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 13128
• 代理人: 侯迎新

本發(fā)明涉及一種基于改進(jìn)的MOPSO的電動(dòng)出租車新建充電站選址方法，構(gòu)建了以最小化未滿足的電動(dòng)出租車充電需求量和最小化新建充電站固定成本為目標(biāo)函數(shù)的電動(dòng)出租車新建充電站選址模型，并提出了一種基于改進(jìn)的MOPSO的模型求解方法；同時(shí)，為解決未滿足充電需求量計(jì)算時(shí)的性能瓶頸問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于GPU的未滿足充電需求量并行計(jì)算算法，通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較驗(yàn)證了其有效性；最后，以華北某市為例，收集、處理相關(guān)多源數(shù)據(jù)，對(duì)提出的選址模型進(jìn)行了應(yīng)用示例分析，說(shuō)明所提出的充電站優(yōu)化選址方案具有可行性，可為城市電動(dòng)出租車充電站的建設(shè)及運(yùn)營(yíng)的深入研究提供有益參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本專利申請(qǐng)屬于公共設(shè)施選址規(guī)劃的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，是一種基于改進(jìn)的MOPSO的電動(dòng)出租車新建充電站的選址方法。

背景技術(shù)

電動(dòng)汽車作為一種綠色交通工具，在運(yùn)行過(guò)程中可以基本實(shí)現(xiàn)無(wú)污染運(yùn)行，是緩解我國(guó)能源危機(jī)、解決當(dāng)前氣候問(wèn)題的有效措施，故而得到我國(guó)政府的大力推廣。出租車作為城市公共交通的重要組成部分，是推動(dòng)電動(dòng)汽車行業(yè)快速發(fā)展的重要媒介之一。然而，電動(dòng)出租車自身續(xù)航里程短、充電困難等缺陷，制約了其在交通領(lǐng)域的大規(guī)模普及。在電動(dòng)汽車電池性能沒有巨大突破的現(xiàn)實(shí)條件下，對(duì)電動(dòng)出租車充電站進(jìn)行合理布局規(guī)劃，是緩解出租車司機(jī)“里程焦慮”、推廣城市電動(dòng)出租車急需解決的問(wèn)題。

國(guó)內(nèi)外對(duì)充電站選址的研究主要集中在選址方法上，目前，對(duì)充電站選址問(wèn)題的求解模型主要可分為基于“點(diǎn)需求”的選址模型和基于“流需求”的選址模型。基于點(diǎn)需求的充電站選址模型假設(shè)電動(dòng)汽車的充電需求產(chǎn)生在城市路網(wǎng)的某個(gè)節(jié)點(diǎn)中，目前對(duì)于基于點(diǎn)的選址模型主要是一些運(yùn)籌學(xué)中的經(jīng)典選址方法，包括P-中值、P-中心、最大覆蓋問(wèn)題等選址思想，此外還包括一些與點(diǎn)需求相關(guān)的其他選址模型。基于流需求的模型假定消費(fèi)者在去往目的地的路徑周邊中搜索供電服務(wù)，在充電站建站數(shù)目、路徑車流量已知的情況下求得一個(gè)能夠覆蓋最多充電需求量的選址方案。上個(gè)世紀(jì)九十年代初，Hodgson首次提出了截流選址模型(FCLM)，該模型以至少通過(guò)服務(wù)設(shè)施一次的客流量總和最大為選址目標(biāo)。此外，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)不同影響因素建立了眾多基于流需求的充電站選址模型，包括考慮充電站服務(wù)半徑的截流選址模型(SR-FCLM)，考慮充電需求和充電決策的優(yōu)化布局模型(TSLM)，考慮電動(dòng)汽車充電等待時(shí)間的截流選址模型等。以上的研究方法中，對(duì)充電需求的估計(jì)沒有考慮電動(dòng)汽車的實(shí)際行駛特征，難以反應(yīng)電動(dòng)汽車充電需求的時(shí)空分布，影響了充電站選址模型的精確度。隨著交通大數(shù)據(jù)的快速發(fā)展，城市中海量的行為軌跡數(shù)據(jù)被保存下來(lái)，從這些數(shù)據(jù)中可得到更準(zhǔn)確的充電需求時(shí)空分布，為城市電動(dòng)汽車充電站的選址定位提供決策支持。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于改進(jìn)的MOPSO的電動(dòng)出租車新建充電站選址方法，可以精確、快速、高效地解決電動(dòng)出租車新建充電站選址問(wèn)題。

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種基于改進(jìn)的MOPSO的電動(dòng)出租車新建充電站選址方法，包括如下步驟：

步驟a、構(gòu)建以未滿足的電動(dòng)出租車充電需求量最小和新建充電站的固定成本最小為目標(biāo)函數(shù)的電動(dòng)出租車新建充電站多目標(biāo)選址模型；未滿足的電動(dòng)出租車充電需求量包括現(xiàn)有充電站未能服務(wù)的充電需求量和超過(guò)充電站服務(wù)能力的充電需求量；其中，充電站與需求點(diǎn)之間距離大于警戒電量時(shí)行駛里程的需求點(diǎn)，歸為未能服務(wù)的充電需求量；若超出了對(duì)應(yīng)充電站的服務(wù)能力，則將超出的數(shù)量歸為超過(guò)充電站服務(wù)能力的充電需求量；

步驟b、對(duì)現(xiàn)有充電站、電動(dòng)出租車充電需求點(diǎn)、土地成本數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與預(yù)處理，接著使用一種改進(jìn)的MOPSO(多目標(biāo)粒子群算法)對(duì)電動(dòng)出租車新建充電站多目標(biāo)選址模型進(jìn)行求解，得到一組Pareto解集，從而確定單個(gè)新建充電站位置；然后根據(jù)新建充電站的不同選址策略，借助模糊集合理論確定新建單個(gè)充電站在不同選址策略下的優(yōu)化選址位置，最終實(shí)現(xiàn)選址方案優(yōu)化；

步驟c、針對(duì)未滿足充電需求量計(jì)算時(shí)的性能瓶頸問(wèn)題，設(shè)計(jì)一個(gè)基于GPU的并行加速算法，對(duì)改進(jìn)的MOPSO中未滿足的電動(dòng)出租車充電需求量進(jìn)行并行加速計(jì)算；