電動汽車充電設(shè)施分層遞進(jìn)式定址定容最優(yōu)規(guī)劃

1、第卷第期電測與儀表Vol.No.20年第期ElectricalMeasurement&Instrumentation.1電動汽車充電設(shè)施分層遞進(jìn)式定址定容最優(yōu)規(guī)劃孫元1，丁茂生2，柳勁松3，楊永標(biāo)4，許曉慧5，徐青山1，時姍姍3（1東南大學(xué)伺服控制技術(shù)教育部工程研究中心，南京210096；2.國網(wǎng)寧夏電力公司，銀川750001；3.國網(wǎng)上海市電力公司電力科學(xué)研究院，上海200433；4.南京南瑞集團(tuán)公司，南京210096；5.中國電力科

2、學(xué)研究院，北京100192）摘要：電動汽車充電設(shè)施作為發(fā)展電動汽車產(chǎn)業(yè)的重要配套基礎(chǔ)設(shè)施，是電動汽車產(chǎn)業(yè)推廣與普及的前提。本文采用分層遞進(jìn)式方法對充電設(shè)施進(jìn)行定址定容規(guī)劃建模求解，。首先，根據(jù)交通、地理、需求等因素，采用層次分析法來確定充電設(shè)施的候選站址；然后，建立以總體建設(shè)成本最小為目標(biāo)，以充電需求和線路傳輸容量為約束的優(yōu)化模型，采用遺傳算法，對候選站址進(jìn)行優(yōu)化，得到充電設(shè)施的建設(shè)地址和容量。最后通過一個充電設(shè)施規(guī)劃算例，建立最優(yōu)化劃

3、模型并予以求解，驗證本文所給的充電設(shè)施規(guī)劃方法的合理性和可行性。關(guān)鍵詞：電動汽車；充電設(shè)施；最優(yōu)規(guī)劃；遺傳算法中圖分類號：TM93文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：10011390（2014）00000000OptimalPlanningConsideringoftheCapacitySiteofEVgingFacilityFacilitiesbytheAnalyticalHierarchyProcessProgressionSUNYuan1DI

4、NGMaosheng2LIUJinsong3YANGYongbiao4XUXiaohui5XUQingshan1ShiShanshan3(1.EngineeringResearchCentreofMotionControlMinistryofEducationSoutheastUniversityNanjing210096China.2.NingxiaElectricPowerCp.Yinchuan750001China.3.Shang

5、haiElectricPowerCp.Shanghai200433China.4.NanjingNanriGroupCpationNanjing210096210003China.5.ChinaElectricPowerResearchInstituteBeijing100192210061China)Abstract：Asanimptantsupptinginfrastructurefthedevelopmentoftheelectr

6、icvehicleindustryElectrictheelectricvehiclegingfacilitiesaretheprerequisiteofthepromotionpopularizationoftheelectricvehicleindustry.ThispapermakesmadeamodelftheEVgingfacilitiesplanningsolvesitsoughtthesolutionbytheAnalyt

7、icalHierarchyProcess.Wemakethemodelintwosteps.FirstlyweusetheAnalyticalHierarchyProcesswasadoptedtofindthecidatesitesofthegingfacilitiesaccdingtothefactsofsuchastransptationgeographydemothers.Secondlyanoptimalmodelwasmad

8、ewiththesmallestoverallconstructioncostastheobjectivethegingdemthetransmissioncapacityofthepowerlinesastherestraint.Thenbyusingthegeicalgithmweoptimizethecidatesitesofthegingfacilitieswereoptimizedtoobtaintheconstruction

9、sitescapacityofthegingfacilities.Wemakeamodelwhichobjectiveisthesmallestoverall第卷第期電測與儀表Vol.No.20年第期ElectricalMeasurement&Instrumentation.3到每一層對上一層的判斷矩陣。下面本文給出第一層A與第二層B的判斷矩陣，判斷矩陣中的系數(shù)為等級標(biāo)度。規(guī)劃時，根據(jù)實際情況設(shè)計判斷矩陣，表1給出第一層A與第二層B的一

10、個合理的判斷矩陣[6]。表1第一層A與第二層B的判斷矩陣Tab.1JudgmentmatrixofthefirstsecondlevelAB1B2B3B1125B21213B3151311.3計算單一準(zhǔn)則下的元素相對權(quán)重為確定每一層相對權(quán)重函數(shù)W(A)=(W1(A)W2(A)…Wn(A))TΣWi(A)=1?？赏ㄟ^計算各判斷矩陣的最大特征值和特征向量，即AW=λmaxW來確定，其特征向量就是權(quán)重函數(shù)W(A)，由最大特征值可計算出一致性指

11、標(biāo)CIA。同時，為避免分析依據(jù)失真，本文還要進(jìn)行一致性檢驗。1.4計算組合權(quán)重根據(jù)計算出的各判斷矩陣的特征值，即每一層相對上一層的權(quán)重，就可通過各權(quán)重組合得到?jīng)Q策層各地點的權(quán)重。對決策層的權(quán)重進(jìn)行排序，就可以選出權(quán)重較大的地點作為候選站址。2建立充電站最優(yōu)規(guī)劃模型得到候選站址之后，還需要在滿足充電需求等約束條件下，對候選站址進(jìn)行優(yōu)化。同時，充電站接入電網(wǎng)后會改變配電網(wǎng)的潮流分布，導(dǎo)致部分電力線路的傳輸容量超出其上限，因此還要對待擴(kuò)建的線

12、路進(jìn)行優(yōu)化。最終，將確定最經(jīng)濟(jì)的充電站建設(shè)方案和電力線路擴(kuò)建方案。2.1目標(biāo)函數(shù)本文以充電站設(shè)備投資費(fèi)用、充電站維護(hù)費(fèi)用、用地成本、用戶充電成本、擴(kuò)建線路設(shè)備投資費(fèi)用、擴(kuò)建線路維護(hù)費(fèi)用總和最小為目標(biāo)建立目標(biāo)函數(shù)：11min()()SLNSiESiMSiLSiiNLiESiMLiUiFFFFFFF????????????（1）式中NS表示候選充電站數(shù)量；δSi表示地第i候選站址是否建設(shè)充電站的決策變量，等于0時不建站，等于1時建站；FES

13、i表示第i候選站址建立充電站時，設(shè)備的投資費(fèi)用；FMSi表示第i候選站址建立充電站時，設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用；FLSi表示第i候選站址建立充電站時，所需的土地成本；NL表示待選新建線路條數(shù)；δLi表示地第i條待選線路是建設(shè)的決策變量，等于0時不建設(shè)，等于1時建設(shè)；FELi表示第i條待選線路是建設(shè)時，設(shè)備的投資費(fèi)用；FMLi表示第i條待選線路是建設(shè)時，設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用；FU表示用戶的充電路上成本。為了研究方便，本文將用戶的充電需求集中成充電需求點，

14、點的坐標(biāo)表示位置，大小表示充電的需求量。假設(shè)每一個充電需求點都是到與其最近的充電站進(jìn)行充電，則對于每一種候選站址選擇方案，待建的充電站的容量也就可以確定了。假設(shè)充電站設(shè)備的投資費(fèi)用、占地面積與建設(shè)的容量成正比，充電站設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用和線路設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用也與其固定成本的比例。則最優(yōu)規(guī)劃模型的目標(biāo)函數(shù)可以用下式表示，00111(1)min()(1)1(1)()(1)1SSLiNmSiiMSiLSiimiNNmLiLiMLLijijmiijkk

15、FfPfPsPvkkkffgDdk???????????????????????????（2）式中Pi表示第i個充電站的建設(shè)容量；f0為單位容量的建設(shè)費(fèi)用；k為貼現(xiàn)率；m為研究年限；αMS為充電站設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用占固定成本的比例；s為單位容量的所需面積；vi為充電站i單位面積的地價；αLS為土地成本的年均費(fèi)用系數(shù)；fLi為第i條待選線路的設(shè)備的固定費(fèi)用；αML為線路設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用占固定成本的比例；φi為到i充電站充電的需求點集合；λ為用戶