电动汽车换电网络协调规划方法

摘要

本发明公开了一种电动汽车换电网络协调规划方法，对换电网络中各个单元进行独立规划，分析了电池数量、物流能力与配送方案的关系，对换电网络运行方式进行了讨论，并基于换电网络运行方式优化建立起换电网络协调规划模型。模型以电池组缺额最小为换电网络运行方式优化目标，并以换电冗余度为判断准则，以最小化各个单元的调整成本为目标，以满足电动汽车换电需求为约束条件，兼顾换电网络各方之间的利益，对电动汽车换电网络进行协调规划。

主权项

一种电动汽车换电网络协调规划方法，其特征在于：包括以下步骤：1)建立换电网络各单元独立规划模型，包括配送站规划、电池数量规划、物流能力规划、集中型充电站容量规划；2)分析物流能力、电池数量与配送方案的关系，得到电池数量规划和物流能力规划目标的一致性，以最小化租赁电池组数量为目标对电池数量和物流能力进行规划；3)分析换电网络的运行方式，对电动汽车的换电需求、配送方式、物流能力和电池集中充电策略进行研究，得到第i次配送时的实际配送量为：N_i＝min{Q_i,N_i,outfull}         (1)上式中，Q_i为第i次配送时的换电需求，N_i,outfull为第i次配送将运出时集中型充电站内的满电池组数量，式子表示第i次配送时的实际配送量与配送站的换电需求、集中型充电站内的满电池组数量密切相关，为两者的最小值；4)对换电网络运行方式进行优化，求解使电池组缺额最小时的换电网络运行方式，目标函数如下式所示：$\min N_{\mathrm{shortage}}=\underset{t=1}{\overset{24}{\Sigma }}{L}_{\max }\left(t\right)-\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{dis}}}{\Sigma }}{N}_i---\left(2\right)$上式中，N_shortage表示电池组缺额，L_max(t)一周/月的最大换电需求曲线，求解为了使电池组缺额最小时的配送次数N_dis和配送时间T_dis；5)对于电池组缺额最小时的换电网络运行方式，如果不能够满足换电冗余度要求，需要进行换电网络协调规划，假设电池数量和充电设备需要调整的量分别为ΔN_B和ΔN_E，以最小化各单元的调整成本为目标，则电池数量需要调整的目标函数为：min F₁＝C_BΔN_B          (3)充电设备需要调整的目标函数为：min F₂＝C_EΔN_E      (4)上式中，C_B、C_E分别为电池、充电设备的单位成本系数；引入权重系数α，代表电池拥有者和充电设备拥有者的利益关系和话语权，根据双方的博弈结果进行赋值，将多目标优化问题转变成单目标优化问题，建立电动汽车换电网络协调规划模型，从而得出换电网络各单元调整量，如下式所示：min F＝αF₁+(1‑α)F₂＝αC_BΔN_B+(1‑α)C_EΔN_E      (5)$s.t.N_{\mathrm{shortage}}=\underset{t=1}{\overset{24}{\Sigma }}{L}_{\max }\left(t\right)-\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{dis}}}{\Sigma }}{N}_i=0---\left(6\right)$r＝r_set                  (7)上式中，r为最小换电冗余度，r_set为事先设定的换电网络运行时需要的换电冗余度。