成都市電動汽車充電設(shè)施空間規(guī)劃

車通

摘要：結(jié)合成都市具體實(shí)際，規(guī)劃區(qū)域包括成都天府新區(qū)，新都區(qū)，郫都區(qū)，溫江區(qū)，雙流區(qū)、龍泉驛區(qū)，通過運(yùn)籌學(xué)中的最短路模型對該區(qū)域進(jìn)行充電設(shè)施選址。

關(guān)鍵詞：電動汽車;充電設(shè)施選址;最短路算法

Abstract： Combining the concrete reality of Chengdu， the planning area includes Chengdu Tianfu New District， Xindu District， Qidu District， Wenjiang District， Shuangliu District， and Longquanyi District， and the location of the charging facilities is selected through the shortest path model in operations research.

Key words： electric vehicles; Charging facility site selection; Shortest Path Algorithm

1.引言

近年來汽車作為主要交通工具的一種已經(jīng)進(jìn)入千千萬萬的家庭，但傳統(tǒng)汽車有能源消耗和環(huán)境污染問題。與此同時，節(jié)能環(huán)保的電動汽車所特有的優(yōu)勢具有無可替代的發(fā)展?jié)摿?，但是電動汽車依然有著它的弱勢，就是電力續(xù)航里程。為解決電動汽車發(fā)展短板，促進(jìn)電動汽車市場成型，充電設(shè)施的規(guī)劃問題就成了當(dāng)前的熱點(diǎn)問題。

目前有關(guān)充電設(shè)施的研究，文獻(xiàn)[1]研究了城市中心區(qū)的社會公共充電設(shè)施布局規(guī)劃方案，通過對交通、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、流量等因素進(jìn)行評價，完成對充電設(shè)施選址的定位。該方法也稱為多層次、多因素規(guī)劃方法。文獻(xiàn)[2]以電動汽車保有量為基礎(chǔ)，并在綜合考慮交通網(wǎng)絡(luò)中各線路交通流量之后對各區(qū)域充電設(shè)施最低需求量進(jìn)行設(shè)定。在設(shè)定充電設(shè)施需求量下限之后，采用遺傳算法模型完成對充電設(shè)施的選址規(guī)劃。文獻(xiàn)[3]與文獻(xiàn)[1]所研究的多層次、多因素規(guī)劃相似，不過又在此基礎(chǔ)上考慮了市民的充電特性以及充電設(shè)施的接入電力網(wǎng)絡(luò)的容量問題，建立了多目標(biāo)規(guī)劃模型對充電設(shè)施進(jìn)行多因素分析。

在上述背景下，本文考慮到成都市具體實(shí)際，提出了一種最短路模型選址法。

2.最短路模型假設(shè)

規(guī)劃地區(qū)括成都天府新區(qū)，新都區(qū)，郫都區(qū)，溫江區(qū)，雙流區(qū)、龍泉驛區(qū)六個區(qū)域，六個區(qū)之間的現(xiàn)有交通道路如圖所示，邊旁的數(shù)字為各區(qū)域之間的最短距離，要在某一區(qū)域修建一個大型專用充（換）電站和一個大型公共充（換）電站。

（1）需要解決的問題如下：

①.大型專用充（換）電站應(yīng)建在何處，使各區(qū)域都離之較近;

②.各區(qū)域的電動汽車保有量（以萬輛為單位）分別為9.88，20.93，16.58，12.22，43.36，16.52，則大型公共充（換）電站應(yīng)建在何處，可以使該區(qū)域電動汽車行駛的總路程最短。

（2）鑒于采用最短路算法進(jìn)行充電設(shè)施選址的最終目的，對最短路算法的交通網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行了簡化，簡化條件如下：

①.各區(qū)域只考慮距離和需要規(guī)劃的站點(diǎn)數(shù)兩個因素，不考慮各區(qū)域面積;

②.各區(qū)域互通路線不考慮穿過六個區(qū)域之外的其他線路（路線不穿過成都中心城區(qū)），在圖表上統(tǒng)一以直線表示曲線距離。

3.最短路模型求解

（1）參數(shù)定義

網(wǎng)絡(luò)G=（V，A，W）中，令矩陣，表示G從到最短路的長度。

（2）模型求解

①.第一個問題是一個中心選址問題，要求網(wǎng)絡(luò)中心距最遠(yuǎn)的被服務(wù)點(diǎn)的距離盡可能小。即求網(wǎng)絡(luò)的中心。

依題意，用Floyd算法求各區(qū)域之間的最短路。即：

解得各區(qū)域之間的最短路及，如表1所示。

故大型專用充（換）電站最好設(shè)在溫江區(qū)。

②.第二個問題是重心問題。即求該網(wǎng)絡(luò)的重心。

顯然，先用Floyd算法求，為各區(qū)域的汽車保有量，于是求得及如表2所示。

可見，使各區(qū)域電動汽車行駛總路程最短，大型公共充（換）電站設(shè)在雙流區(qū)比較合適。

4.結(jié)論

本文所選的成都市的這六個區(qū)域，距離中心城區(qū)較遠(yuǎn)，它們呈環(huán)形圍繞在中心城區(qū)四周，此外在更外圍還有成都市的一些衛(wèi)星城分布，這六個區(qū)域處于成都市整體的中間帶部位，起到了承接內(nèi)外交通的作用，因此該處的充電設(shè)施規(guī)劃問題亟需解決。與成都市環(huán)形分布的城市結(jié)構(gòu)相似的北京市、西安市等大型城市依舊面臨著相同的問題，這些城市的大型充電設(shè)施的建設(shè)可以參考本文的最短路模型選址法，但是具體的情況還需具體分析。

參考文獻(xiàn)

[1]王琰.城市電動汽車充電設(shè)施規(guī)劃方法研究[D].導(dǎo)師：張恒旭;李長江.山東大學(xué)，2017.

[2]李菱，李燕青，姚玉海，葛曼.基于遺傳算法的電動汽車充電站的布局規(guī)劃[J].華東電力，2011，（06）：1004-1006.

[3]Wang H， Huang Q， Zhang C， et al. A novel approach for the layout of electric vehicle charging station[C]. International Conference on Apperceiving Computing and Intelligence Analysis. IEEE， 2010：64-70.