新能源汽車充電樁空間布局優(yōu)化研究

宋強(qiáng)

摘 要 新能源電動(dòng)汽車是智能電網(wǎng)的重要組成部分，而且新能源電動(dòng)汽車充電樁空間布局優(yōu)化一直是電動(dòng)汽車領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。為了合理確定電動(dòng)汽車充電樁的規(guī)模和布局，以投資周期成本和用戶使用的便利性作為指標(biāo)。在相關(guān)條件的約束下，指數(shù)由新站的初始投資構(gòu)成，包括線路損耗成本、新線路成本和電費(fèi)，目標(biāo)是最小化的投資和最低的用戶成本。最后應(yīng)用混沌粒子群算法對(duì)新能源汽車充電樁的空間布局進(jìn)行優(yōu)化。

關(guān)鍵詞 空間布局;優(yōu)化;規(guī)模和布局;混沌粒子群算法

引言

為了能夠減少霧霾環(huán)境問(wèn)題的發(fā)生以及降低空氣中PM2.5濃度，節(jié)能環(huán)保運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展日益成為公眾關(guān)注的焦點(diǎn)。在這種條件背景下，電動(dòng)汽車行業(yè)得到了飛速發(fā)展，電動(dòng)汽車行業(yè)的市場(chǎng)已經(jīng)具備規(guī)模。在不損害電池壽命的前提下，電池的替換可以快速保證能源供應(yīng)，并且能夠有助于延長(zhǎng)電池的壽命。為了能夠更好地推動(dòng)電動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展，國(guó)家電網(wǎng)制定了建造電動(dòng)汽車新能源汽車充電樁的計(jì)劃。

1新能源汽車充電樁的經(jīng)濟(jì)模型

新能源汽車充電樁的空間布局取決于其投資周期成本和用戶便利性。投資周期成本指的是從新能源汽車充電樁的建設(shè)到能夠投入正常使用的整個(gè)周期里的費(fèi)用，用戶便利性以用戶等待使用新能源汽車充電樁的最短時(shí)間為指標(biāo)。等待時(shí)間最短意味著新能源汽車充電樁的數(shù)量、位置和大小可以滿足高峰需求時(shí)間，減少或避免了用戶排隊(duì)的可能性。排除影響交通擁堵和道路維護(hù)及其他不確定因素，耗時(shí)和行駛距離相互對(duì)應(yīng)，行駛的距離越長(zhǎng)，路上花費(fèi)的時(shí)間越長(zhǎng)，反之亦然。 因此，可以將道路行駛距離轉(zhuǎn)化為電力成本，以此衡量用戶便利性指標(biāo)。以新能源汽車充電樁的最低投資成本和用電成本目標(biāo)，確定新能源汽車充電樁的大小、位置和用戶電量使用。這是數(shù)學(xué)模型：

其中G是新能源汽車充電樁每年的總成本，而是投資新能源汽車充電樁j的費(fèi)用;代表用戶的功耗成本，j = 1，2，3…n代表新能源汽車充電樁號(hào);是j號(hào)新能源汽車充電樁的第i種投資成本[1]。

2投資成本

2.1 初始投資成本

新能源汽車充電樁j的初始投資成本包括設(shè)備購(gòu)買費(fèi)用和土地購(gòu)置成本。包括交流充電設(shè)備、電池更換系統(tǒng)、配電監(jiān)控充電、計(jì)費(fèi)系統(tǒng)和應(yīng)急電源監(jiān)控充電設(shè)備等設(shè)備的購(gòu)買，設(shè)備的具體數(shù)量和新能源汽車充電樁的規(guī)模相關(guān)。由新能源汽車充電樁的位置和面積決定。計(jì)算公式如下：

3混沌粒子群優(yōu)化

基于模擬鳥類覓食行為的混沌優(yōu)化算法是一種矩陣迭代隨機(jī)搜索算法。粒子更新速度和位置的公式如下：

其中和為學(xué)習(xí)因子，w為慣性權(quán)重，為粒子的全局最優(yōu)坐標(biāo)，而是粒子的局部最優(yōu)坐標(biāo)。混沌粒子群優(yōu)化使用速度和位置同步搜索模型，具有較強(qiáng)的全局優(yōu)化速度和能力。在對(duì)新能源汽車充電樁空間布局進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，可以利用基于混沌序列的粒子群優(yōu)化算法得到想要的結(jié)果[3]。

4結(jié)束語(yǔ)

本文提出了一種數(shù)學(xué)模型，該模型不僅考慮了投資成本，而且還考慮了用戶的便利性。該模型滿足了建設(shè)方和消費(fèi)者的需求，從全面性和經(jīng)濟(jì)性上反映了新能源汽車充電樁規(guī)劃問(wèn)題的實(shí)質(zhì)。

混沌粒子群優(yōu)化算法通過(guò)邏輯自映射函數(shù)形成混沌序列，并優(yōu)化了變量范圍的對(duì)應(yīng)關(guān)系。利用混沌粒子群優(yōu)化算法能夠在新能源汽車充電樁的空間布局進(jìn)行合理的優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)

[1] 李鵬程，楊婧，張俊瑋，等.電動(dòng)汽車充電樁優(yōu)化選址模型設(shè)計(jì).電工技術(shù)，2018，（21）：47-50.

[2] 李鵬程，楊婧，張俊瑋，等.電動(dòng)汽車充電樁優(yōu)化選址模型設(shè)計(jì).電工技術(shù)，2018，（21）：47-50.

[3] 朱茵，孟志勇，闞叔愚.用層次分析法計(jì)算權(quán)重.北京交通大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，23（5）：119-122.