如何選擇蓄電池充電機(jī)-充電站的安裝地址？種群競爭預(yù)測模型來幫忙
2019-2-27 10:16:16??????點(diǎn)擊：
隨著人們環(huán)保意識的加強(qiáng)，在政府相關(guān)政策的大力鼓勵(lì)之下，電動(dòng)汽車無疑在未來會越來越受歡迎，因此，電動(dòng)汽車的蓄電池充電機(jī)-充電站選址與布局便顯得尤為重要。
本文通過分析電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)燃油汽車的數(shù)量關(guān)系，提出了種群競爭預(yù)測模型，在此預(yù)測模型的基礎(chǔ)上，建立了考慮收費(fèi)站的建設(shè)、運(yùn)行費(fèi)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(jī)-充電站的數(shù)目，在充電需求點(diǎn)附近確定蓄電池充電機(jī)-充電站地址。依據(jù)選址畫出Voronoi圖，得出每個(gè)蓄電池充電機(jī)-充電站所服務(wù)的范圍。案例分析驗(yàn)證了本模型的實(shí)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(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)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(gè)數(shù)據(jù)還將繼續(xù)增大。
在當(dāng)前電動(dòng)車及相關(guān)技術(shù)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(guān)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(dòng)車發(fā)展的主要推動(dòng)力，電動(dòng)汽車可能會成為未來占主導(dǎo)地位的車輛技術(shù)。
文獻(xiàn)[5]基于現(xiàn)有的交通網(wǎng)絡(luò)，利用最短路徑的思想，對蓄電池充電機(jī)-充電站的布局進(jìn)行了優(yōu)化。文獻(xiàn)[6]主要是基于現(xiàn)有的電動(dòng)汽車數(shù)目下，通過兩步篩選的方法確定了電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)-充電站的最佳位置，并考慮了電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)-充電站的環(huán)境因素和服務(wù)半徑。在此基礎(chǔ)上，提出了一種針對電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)-充電站最優(yōu)規(guī)模的數(shù)學(xué)模型，并將其作為目標(biāo)函數(shù)的總成本最小化。
文獻(xiàn)[7]提出了蓄電池充電機(jī)-充電站兩階段最優(yōu)算法：第一階段考慮電動(dòng)汽車日剩余電量和電動(dòng)汽車運(yùn)行狀態(tài)和位置，通過最短路徑法和隨機(jī)模擬技術(shù)，取得電動(dòng)汽車在交通網(wǎng)絡(luò)上充電需求在時(shí)間和空間的分布；第二階以蓄電池充電機(jī)-充電站總成本最小化為目的，建立蓄電池充電機(jī)-充電站最優(yōu)選址定容模型。文
獻(xiàn)[8]利用便捷行和充電次數(shù)的引力關(guān)系構(gòu)建了電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)-充電站布局與規(guī)劃的引力模型。文獻(xiàn)[9]運(yùn)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(jī)-充電站總費(fèi)最小化為目標(biāo)，并且利用遺傳算法對模型進(jìn)行求解。
目前關(guān)于電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)-充電站選址研究，大多集中在利用已知充電汽車數(shù)量進(jìn)行蓄電池充電機(jī)-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(jìn)行蓄電池充電機(jī)-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(jìn)行預(yù)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(jī)-充電站的數(shù)目；在充電需求點(diǎn)附近確定蓄電池充電機(jī)-充電站地址；最后再依據(jù)選址畫出Voronoi圖，得出每個(gè)蓄電池充電機(jī)-充電站所服務(wù)的范圍。
圖1 Voronoi原理圖
圖6 蓄電池充電機(jī)-充電站服務(wù)范圍劃分圖
結(jié)論
針對電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)-充電站規(guī)劃問題，與國內(nèi)外大部分的文獻(xiàn)不同，本文加入了生態(tài)學(xué)種群競爭的思想， 認(rèn)為燃油汽車與電動(dòng)汽車可類比于同屬的兩個(gè)種群，兩個(gè)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(jìn)行了預(yù)測，隨后運(yùn)用整數(shù)規(guī)劃模型以收費(fèi)站的建設(shè)和運(yùn)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(jī)-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(jìn)行了模型的改進(jìn)，把電動(dòng)汽車負(fù)荷全部集中到交通道路的路口，最后運(yùn)用路網(wǎng)圖與Voronoi圖完成蓄電池充電機(jī)-充電站布局與規(guī)劃。
本文通過分析電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)燃油汽車的數(shù)量關(guān)系，提出了種群競爭預(yù)測模型，在此預(yù)測模型的基礎(chǔ)上，建立了考慮收費(fèi)站的建設(shè)、運(yùn)行費(fèi)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(jī)-充電站的數(shù)目，在充電需求點(diǎn)附近確定蓄電池充電機(jī)-充電站地址。依據(jù)選址畫出Voronoi圖，得出每個(gè)蓄電池充電機(jī)-充電站所服務(wù)的范圍。案例分析驗(yàn)證了本模型的實(shí)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(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)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(gè)數(shù)據(jù)還將繼續(xù)增大。
在當(dāng)前電動(dòng)車及相關(guān)技術(shù)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(guān)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(dòng)車發(fā)展的主要推動(dòng)力，電動(dòng)汽車可能會成為未來占主導(dǎo)地位的車輛技術(shù)。
文獻(xiàn)[5]基于現(xiàn)有的交通網(wǎng)絡(luò)，利用最短路徑的思想，對蓄電池充電機(jī)-充電站的布局進(jìn)行了優(yōu)化。文獻(xiàn)[6]主要是基于現(xiàn)有的電動(dòng)汽車數(shù)目下，通過兩步篩選的方法確定了電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)-充電站的最佳位置，并考慮了電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)-充電站的環(huán)境因素和服務(wù)半徑。在此基礎(chǔ)上，提出了一種針對電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)-充電站最優(yōu)規(guī)模的數(shù)學(xué)模型，并將其作為目標(biāo)函數(shù)的總成本最小化。
文獻(xiàn)[7]提出了蓄電池充電機(jī)-充電站兩階段最優(yōu)算法：第一階段考慮電動(dòng)汽車日剩余電量和電動(dòng)汽車運(yùn)行狀態(tài)和位置，通過最短路徑法和隨機(jī)模擬技術(shù)，取得電動(dòng)汽車在交通網(wǎng)絡(luò)上充電需求在時(shí)間和空間的分布；第二階以蓄電池充電機(jī)-充電站總成本最小化為目的，建立蓄電池充電機(jī)-充電站最優(yōu)選址定容模型。文
獻(xiàn)[8]利用便捷行和充電次數(shù)的引力關(guān)系構(gòu)建了電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)-充電站布局與規(guī)劃的引力模型。文獻(xiàn)[9]運(yùn)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(jī)-充電站總費(fèi)最小化為目標(biāo)，并且利用遺傳算法對模型進(jìn)行求解。
目前關(guān)于電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)-充電站選址研究，大多集中在利用已知充電汽車數(shù)量進(jìn)行蓄電池充電機(jī)-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(jìn)行蓄電池充電機(jī)-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(jìn)行預(yù)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(jī)-充電站的數(shù)目；在充電需求點(diǎn)附近確定蓄電池充電機(jī)-充電站地址；最后再依據(jù)選址畫出Voronoi圖，得出每個(gè)蓄電池充電機(jī)-充電站所服務(wù)的范圍。
圖1 Voronoi原理圖
圖6 蓄電池充電機(jī)-充電站服務(wù)范圍劃分圖
結(jié)論
針對電動(dòng)汽車蓄電池充電機(jī)-充電站規(guī)劃問題，與國內(nèi)外大部分的文獻(xiàn)不同，本文加入了生態(tài)學(xué)種群競爭的思想， 認(rèn)為燃油汽車與電動(dòng)汽車可類比于同屬的兩個(gè)種群，兩個(gè)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(jìn)行了預(yù)測，隨后運(yùn)用整數(shù)規(guī)劃模型以收費(fèi)站的建設(shè)和運(yùn)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(jī)-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(jìn)行了模型的改進(jìn)，把電動(dòng)汽車負(fù)荷全部集中到交通道路的路口，最后運(yùn)用路網(wǎng)圖與Voronoi圖完成蓄電池充電機(jī)-充電站布局與規(guī)劃。
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