基于多旅行商路徑優(yōu)化的電池更換站選址定容規(guī)劃.pdf

1、電動汽車以電能替代燃油作為驅(qū)動力，減少了化石燃料消耗，以其清潔和環(huán)保等優(yōu)勢受到廣泛關(guān)注。由于車載電池容量偏小，電動汽車需要多次充電，行駛路徑優(yōu)化問題變得復(fù)雜。當電池容量不足時，電動汽車可以選擇快速充電、常規(guī)充電和更換電池等三種能量補給方式。更換電池因具有操作時間短和卸下的電池便于集中充電等優(yōu)勢而逐漸得到推廣。更換站作為電動汽車更換電池的重要載體，有助于電動汽車長距離行駛，極大推動了電動汽車的發(fā)展。而電動汽車的路徑選擇對更換站的站址和容量

2、有著重要影響，進而引出了更換站選址定容規(guī)劃問題。論文主要研究不帶充電機的更換站（即電池配送站）和帶充電機的更換站（即電池配送中心）的選址定容問題。
　　由于多旅行商問題與車輛路徑問題類似，所有需求點都必須被訪問，每個旅行商訪問的節(jié)點以及行駛路徑不確定。因此，以多旅行商路徑優(yōu)化模型刻畫電動汽車的路徑選擇問題。首先對電動汽車日行駛里程進行預(yù)測，根據(jù)電動汽車百公里耗電量推導(dǎo)出更換電池的客戶的電池需求量。其次，在電池配送站選址定容規(guī)劃中，

3、配送車輛從候選電池配送站出發(fā)，將收集到的待充電池運往充電站進行集中充電并返回原電池配送站，各候選電池配送站將已充的電池配送給之前訪問過的客戶;在電池配送中心選址定容規(guī)劃中，配送車輛從電池配送中心出發(fā)，用已充電池更換客戶的待充電池，在行駛過程中由于能量不足需要到換電站進行快充或更換電池，最后返回電池配送中心。配送車輛用戶可以根據(jù)不同時段的電價在電池配送中心選擇充電時間，使配送車輛充電成本最小。最后對所構(gòu)造的模型進行求解，得出從各候選電池配

4、送站/電池配送中心出發(fā)的配送車輛的行駛路徑及其經(jīng)過的客戶節(jié)點，計算出各候選電池配送站/電池配送中心所服務(wù)的客戶節(jié)點的電池需求量與備用電池數(shù)量之和。若候選電池配送站/電池配送中心所服務(wù)的客戶節(jié)點的電池需求量之和不為0，則該候選電池配送站/電池配送中心的站址作為最優(yōu)站址，該候選電池配送站/電池配送中心所服務(wù)的客戶節(jié)點的電池需求量與備用電池數(shù)量之和作為其容量;若候選電池配送站/電池配送中心所服務(wù)的客戶節(jié)點的電池需求量之和為0，則該候選電池配送

5、站/電池配送中心不予建設(shè)。
　　首先，構(gòu)建了基于多旅行商路徑優(yōu)化的電池配送站選址定容規(guī)劃模型。該模型考慮了基于電動汽車日行駛里程的電池需求量預(yù)測以及車輛載荷對單位里程費用的影響，在滿足配送站容量約束和行駛路徑約束的條件下，實現(xiàn)電池配送站建設(shè)成本（包括土地購買成本和電池配置成本）和運輸成本之和最小。通過引入虛擬電池配送站節(jié)點，刻畫同一座電池配送站的多次換電服務(wù)（包括收集待充電池和配送已充電池）。采用改進的自適應(yīng)遺傳算法對優(yōu)化模型進行

6、求解，比較了自適應(yīng)遺傳算法與傳統(tǒng)遺傳算法下電動汽車最優(yōu)路徑的行駛距離和系統(tǒng)總成本;分析了電動汽車收集待充電池和配送已充電池的行駛路徑對運輸成本的影響、電池需求量對電動汽車行駛路徑的影響以及電池單位里程運輸成本對電池配送站數(shù)量的影響。
　　其次，構(gòu)建了基于多旅行商路徑優(yōu)化的電池配送中心選址定容優(yōu)化模型。該模型考慮了分時電價機制下電動汽車在換電站的快充過程和換電過程以及返回配送中心的慢充過程，在滿足電池配送中心容量約束、路徑約束和電量