考虑时空限制的电动汽车充电站布局模型

不可再生能源的日益短缺、温室气体效应的不断加剧以及交通能源需求的无节制增长引发了电动汽车的全球关注。电动汽车可有效缓解能源危机、气候变化与日益增长的交通需求之间的矛盾,促进交通系统的可持续发展。然而,充电设施的缺乏或不合理布局严重阻碍了电动汽车的推广,有效的充电设施布局方法对于电动汽车产业的快速发展至关重要。 既有新型车用燃料供应站布局模型从燃料需求的空间分布角度出发,解决了需求点与供应站之间的总距离最小、供应站服务的需求量最大、以及基于此两类目标的多目标优化问题。然而电动汽车具有充电时间较长的特性,这一方面与出行起讫点的时间约束共同加剧了充电需求的时空间不确定性,另一方面充电时的排队等待以及寻找其他可用充电站的行为也带来了一定的时间延迟,对充电站的空间布局问题提出了时间因素的限制。因此,本文旨在研究同时考虑时空间双重约束的充电站优化布局方法。 本文首先分析了充电站优化布局影响因素,主要包括电动汽车续驶里程短、充电时间长的车辆特性,出行者关于何时何地充电、当因充电站同时服务容量受到限制而产生排队时作何选择的充电行为决策,充电需求的时空间分布特点,以及电动汽车的发展规划等。然后通过对相关因素的合理假设和限定,建立了满足总出行时间最短的时空间同时约束下的动态布局模型,并应用微观仿真方法进行了模型验证。 结果表明时间限制下的行为决策显著影响着充电站布局,最小充电时间的不同定义导致最优站点规模和布局结构存在较大差异；布局结果覆盖了流量较大的路段以及住所或工作场所附近,有效拟合了出行者的现有出行行为；当保持其他条件不变而以总绕行时间代替优化目标中的总出行时间时,优化结果随着站点数目的改变具有一定的稳定性,适应了电动汽车分阶段发展的需要。因此,该动态模型对时间约束的考虑提高了优化结果的有效性,增强了模型的实际应用能力。