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城市区域电动汽车充电设施布设方案优化
| 论文题名： | 城市区域电动汽车充电设施布设方案优化 |
| 关键词： | 电动汽车;充电设施;选址定容;接送客路径规划;自动驾驶;网联共享 |
| 摘要： | 发展电动汽车被认为可有效降低石油依赖和交通排放，近年来越来越受到各方关注。然而有限的行驶里程、不足的充电设置、较长的充电时间等问题一定程度限制了电动汽车的进一步推广。充电设施的短缺和布局不合理成为了制约电动汽车快速发展的关键因素。充电设施的容量、网络布局需要科学系统的设计思路和优化方案。本文重点研究了当前电动汽车人工驾驶、未来电动汽车自动驾驶网联共享情况下的电动汽车充电设施的选址布局和定容问题。 在当前电动汽车人工驾驶的情况下，综合考虑公共充电设施与私人充电设施特性，根据行程时间、排队时间、等待时间、充电费用等计算车辆充电成本。采用Logit模型刻画用户的充电设施选择行为，得到各交通小区到各公共充电站、私人充电桩的出行分布量。以充电总成本最小化为目标，建立城市区域充电设施网络配置优化模型，设计充电设施的布局位置和容量。基于杭州市区局部路网进行了算例验证，并讨论区域内外公共充电设施与私人充电设施之间的交互影响。 在未来电动汽车全部自动驾驶和网联共享的情况下，对电动车队的接送客行为和充电行为进行了精确的数学建模，建立了混合整数线性规划模型来同时优化电动汽车接送客路径规划和充电设施选址定容规划。模型的目标是最小化各成本之和，包括投放到路网中的所有电动车的购买成本，充电站和充电桩的建设及使用成本，电动车在路网中消耗的电量费用，电动车在路网中行驶、排队、延误的时间成本等。优化的结果包括投放到路网中的电动车数量、充电站和充电桩的布局选址方案及容量，以及每辆电动车的接送客全程路径。分别采用七节点单线小型路网和SiouxFalls中型路网对模型进行了验证。 大型路网中，交通网络节点多，乘客出行需求量大，导致混合整数线性规划问题规模过大而无法直接求解。建立了基于时间窗口滚动的分阶段动态规划算法与遗传算法相结合的双层规划模型进行求解。在上层，运用遗传算法中的种群迭代进化操作生成不同的充电站选址定容方案。在下层，运用时间窗口滚动的分阶段动态规划算法，以一定时间长度为单位，将原大规模混合整数线性规划问题拆分成一系列小规模子问题，从而对每一代充电站选址定容方案的个体适应值进行评价。采用芝加哥城市交通路网对该双层规划方法进行验证，证明该方法可为大规模路网优化充电设施布局方案和电动车接送客路径方案。 |
| 作者： | 尚夏 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 章立辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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