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1換電站選址與模型建立

換電站選址是以經(jīng)濟(jì)效益要求、環(huán)境要求和換電站的布置方式為一般性原則。換電站的首要任務(wù)是為電動(dòng)汽車更換電池，衡量一個(gè)換電站選址的優(yōu)劣，最根本的指標(biāo)是一定時(shí)期內(nèi)的電力銷售量。電力銷售量的大小，不但反映了換電站對(duì)于經(jīng)營者的盈利價(jià)值，也反映了消費(fèi)者對(duì)于該換電站的需求程度，因此換電站的經(jīng)濟(jì)效益是影響換電站選址的重要因素。換電站對(duì)于環(huán)境的污染主要是噪聲污染和光污染。換電站在道路兩側(cè)應(yīng)均勻分布，避免分布過密。換電站的平面布局不僅要求內(nèi)部交通順暢，而且應(yīng)盡量減小對(duì)鄰近道路交通的影響。經(jīng)過上述選址原則的分析和對(duì)電力系統(tǒng)的要求分析，可以確定一些地點(diǎn)作為換電站選址的備選地點(diǎn)。需要建立模型來從中選擇換電站最終的建設(shè)地點(diǎn)。本文建立了帶硬時(shí)間窗，以換電站經(jīng)營公司與換電者成本最小雙目標(biāo)優(yōu)化模型[4-8]。假設(shè)N為研究區(qū)域內(nèi)各候選換電站建設(shè)點(diǎn)所在的交通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)集合。每個(gè)節(jié)點(diǎn)也表示一個(gè)電動(dòng)汽車聚集區(qū)域。p(p∈N)為交通網(wǎng)絡(luò)中的某一節(jié)點(diǎn)，S(SN)為含有換電站的交通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，s(s∈S)為某一換電站，Rps為節(jié)點(diǎn)p到節(jié)點(diǎn)s的最短路徑。假設(shè)所有到達(dá)換電站的車輛其換電需求都能得到滿足。電動(dòng)汽車換電總耗時(shí)(包括行駛時(shí)間和換電時(shí)間)設(shè)定在一定的硬時(shí)間窗[0,τ]內(nèi)。

2用戶成本分析

Cps(t)為用戶在t時(shí)刻從點(diǎn)p到換電站s換電所消耗的成本；τps(t)為在t時(shí)刻從p到達(dá)s所需要的時(shí)間；αs為換電站s在電動(dòng)車到達(dá)時(shí)單位電量的價(jià)格；v為用戶換電量；β為時(shí)間成本系數(shù)，包含行駛時(shí)間與換電時(shí)間；Ts(t+τps(t))為換電站s在電動(dòng)汽車到達(dá)時(shí)為其服務(wù)消耗的時(shí)間，包含排隊(duì)時(shí)間與換電時(shí)間。理想情況下可以認(rèn)為，電動(dòng)汽車駕駛者選擇路線是可選擇路線中換電成本Cps中最小的路線及換電站。這反映了整個(gè)換電站系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的效率。假設(shè)未來換電者的決策行為大體與交通出行者對(duì)目的地、路徑的選擇特點(diǎn)相似。換電者對(duì)換電站和換電路徑的選擇是在參考自己的經(jīng)驗(yàn)和外界信息后確定的。其換電成本隨換電時(shí)間、換電站及行駛路徑的不同而不同。

3換電站成本分析

n為s換電站的設(shè)計(jì)運(yùn)行天數(shù)；gs為s換電站內(nèi)的換電設(shè)備數(shù)，其代表該換電站可以同時(shí)為幾輛車進(jìn)行換電作業(yè)；ksf為每臺(tái)換電設(shè)備的固定成本(包含建筑費(fèi)用、設(shè)施費(fèi)用等)；T為換電站每天的工作時(shí)間；ksv為單位電力銷售量對(duì)應(yīng)的可變成本（包含人員工資、購電費(fèi)用等）；Qs(t)為t時(shí)刻s換電站的正在進(jìn)行換電的換電總功率換電站雖然不是直接對(duì)車輛進(jìn)行充電，但是其換電作業(yè)也需要時(shí)間，假設(shè)每臺(tái)換電設(shè)備的換電時(shí)間與換電量成正比，則換電設(shè)備的換電功率系數(shù)為η=ΔQΔt，反映了換電設(shè)備的工作強(qiáng)度。即電動(dòng)汽車駕駛者從出發(fā)到換電完畢總耗時(shí)不超過Xtl，滿足硬時(shí)間窗的要求。當(dāng)電動(dòng)汽車電能需求D固定時(shí)，換電站的布局直接影響到換電站運(yùn)營公司的投入成本和對(duì)換電電價(jià)的設(shè)定。電動(dòng)汽車換電站的成本主要包含固定成本與可變成本。其中固定成本為建設(shè)成本、必要設(shè)施成本等，與換電站的換電設(shè)備數(shù)成比例關(guān)系。而可變成本為隨著換電站電力銷售量不同而帶來的人員費(fèi)用、電力費(fèi)用等，與電力銷售量有關(guān)。換電站運(yùn)營公司通過設(shè)定電動(dòng)汽車的換電電價(jià)回收上述成本。

作者：茍嬌單位：華西電力