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原文传递基于多旅行商路径优化的电池更换站选址定容规划

论文题名：	基于多旅行商路径优化的电池更换站选址定容规划
关键词：	电动汽车;电池更换站;选址定容;多旅行商路径优化
摘要：	电动汽车以电能替代燃油作为驱动力，减少了化石燃料消耗，以其清洁和环保等优势受到广泛关注。由于车载电池容量偏小，电动汽车需要多次充电，行驶路径优化问题变得复杂。当电池容量不足时，电动汽车可以选择快速充电、常规充电和更换电池等三种能量补给方式。更换电池因具有操作时间短和卸下的电池便于集中充电等优势而逐渐得到推广。更换站作为电动汽车更换电池的重要载体，有助于电动汽车长距离行驶，极大推动了电动汽车的发展。而电动汽车的路径选择对更换站的站址和容量有着重要影响，进而引出了更换站选址定容规划问题。论文主要研究不带充电机的更换站（即电池配送站）和带充电机的更换站（即电池配送中心）的选址定容问题。　　由于多旅行商问题与车辆路径问题类似，所有需求点都必须被访问，每个旅行商访问的节点以及行驶路径不确定。因此，以多旅行商路径优化模型刻画电动汽车的路径选择问题。首先对电动汽车日行驶里程进行预测，根据电动汽车百公里耗电量推导出更换电池的客户的电池需求量。其次，在电池配送站选址定容规划中，配送车辆从候选电池配送站出发，将收集到的待充电池运往充电站进行集中充电并返回原电池配送站，各候选电池配送站将已充的电池配送给之前访问过的客户;在电池配送中心选址定容规划中，配送车辆从电池配送中心出发，用已充电池更换客户的待充电池，在行驶过程中由于能量不足需要到换电站进行快充或更换电池，最后返回电池配送中心。配送车辆用户可以根据不同时段的电价在电池配送中心选择充电时间，使配送车辆充电成本最小。最后对所构造的模型进行求解，得出从各候选电池配送站/电池配送中心出发的配送车辆的行驶路径及其经过的客户节点，计算出各候选电池配送站/电池配送中心所服务的客户节点的电池需求量与备用电池数量之和。若候选电池配送站/电池配送中心所服务的客户节点的电池需求量之和不为0，则该候选电池配送站/电池配送中心的站址作为最优站址，该候选电池配送站/电池配送中心所服务的客户节点的电池需求量与备用电池数量之和作为其容量;若候选电池配送站/电池配送中心所服务的客户节点的电池需求量之和为0，则该候选电池配送站/电池配送中心不予建设。　　首先，构建了基于多旅行商路径优化的电池配送站选址定容规划模型。该模型考虑了基于电动汽车日行驶里程的电池需求量预测以及车辆载荷对单位里程费用的影响，在满足配送站容量约束和行驶路径约束的条件下，实现电池配送站建设成本（包括土地购买成本和电池配置成本）和运输成本之和最小。通过引入虚拟电池配送站节点，刻画同一座电池配送站的多次换电服务（包括收集待充电池和配送已充电池）。采用改进的自适应遗传算法对优化模型进行求解，比较了自适应遗传算法与传统遗传算法下电动汽车最优路径的行驶距离和系统总成本;分析了电动汽车收集待充电池和配送已充电池的行驶路径对运输成本的影响、电池需求量对电动汽车行驶路径的影响以及电池单位里程运输成本对电池配送站数量的影响。　　其次，构建了基于多旅行商路径优化的电池配送中心选址定容优化模型。该模型考虑了分时电价机制下电动汽车在换电站的快充过程和换电过程以及返回配送中心的慢充过程，在满足电池配送中心容量约束、路径约束和电量约束的条件下，实现电池配送中心的年建设成本（包括土地购买成本、电池配置成本和充电机的购买成本）、电动汽车的年运输成本以及用电成本之和最小。通过引入虚拟换电站节点，刻画电动汽车对同一换电站的多次访问。采用综合学习型粒子群算法进行求解，以26节点配送系统为例进行数值仿真，比较了综合学习型粒子群算法和传统粒子群算法下的总成本和电动汽车行驶距离，分析了电池更换成本对电动汽车的能量补给方式选择的影响。
作者：	代希雷
专业：	电气工程
导师：	杨洪明
授予学位：	硕士
授予学位单位：	长沙理工大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文