北京市电动汽车公共快速充电设施选址问题研究

【摘要】：近20年来,由于以柴油、汽油为动力来源的大型卡车和私人轿车的数量的不断增加,导致成品油的消耗量大幅度增加,从1994年到2017年,中国柴油消耗量增长283%,汽油消耗量上涨245%。基于“富煤、缺油、少气”基本能源情况,为了保证正常的需求,需进口大量原油,中国已经成为第二大进口国。电动汽车的动力来源能是电能,可以缓解对原油的依赖以及尾气污染。截止到2017年年底,我国新能源汽车的保有量为220万量,但是与之配套的充电设施发展缓慢,目前已经严重阻碍了电动汽车产业的进一步发展。本文结合北京市推进电动汽车示范应用的工作进程,对北京市目前电动汽车快速充电设施布局进行分析并对其中存在的问题进行原因分析,为了进一步加速北京市电动汽车的推广速度,本文通过对快速充电设施选址进行合理规划,适当的缓解用户在电动汽车使用过程中产生的“里程焦虑”的现象,降低电动汽车在私家车方面的推广难度。随后,文中主要对用户充电需求因素、运营方投资建设的经济因素、用户的可达性因素以及电网电压因素等几个方面分析众多因素对电动汽车快速充电设施选址的影响。文中通过对电动汽车用户的出行规律和充电决策规律的特征参数进行蒙特卡洛仿真,模拟电动汽车用户充电需求产生过程,最后得到影响快速充电设施选址的主要因素—用户充电需求的充电电量,随后建立了以投资建设成本和用户充电成本最小的双目标模型,在保证满足用户充电需求和充电站能力限制的基础上,增加快速充电站容量的设置防止因电动汽车用户无序充电对电压网络产生的影响。最后在模型求解方面,文中通过NSGA-II算法求解并对结果进行分析发现文中模型优于现状,并对当前充电设施的建设提出意见指导。文中加入出行距离、出行时间、停留时间、出行次数以及用户充电行为等影响因素,能更加准确模拟充电时空需求的真实性,提高了充电需求预测的准确度,同时本文以考虑到快充充电时间重要性的角度,文中从总的用户充电时间来反映用户在便利性程度。本文使用改进遗传算法进行求解,在保证求解速度的前提下,避免陷于局部最优的情况,提高模型的准确度。