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1換電站選址與模型建立

換電站選址是以經(jīng)濟(jì)效益要求、環(huán)境要求和換電站的布置方式為一般性原則。換電站的首要任務(wù)是為電動汽車更換電池，衡量一個換電站選址的優(yōu)劣，最根本的指標(biāo)是一定時期內(nèi)的電力銷售量。電力銷售量的大小，不但反映了換電站對于經(jīng)營者的盈利價值，也反映了消費者對于該換電站的需求程度，因此換電站的經(jīng)濟(jì)效益是影響換電站選址的重要因素。換電站對于環(huán)境的污染主要是噪聲污染和光污染。換電站在道路兩側(cè)應(yīng)均勻分布，避免分布過密。換電站的平面布局不僅要求內(nèi)部交通順暢，而且應(yīng)盡量減小對鄰近道路交通的影響。經(jīng)過上述選址原則的分析和對電力系統(tǒng)的要求分析，可以確定一些地點作為換電站選址的備選地點。需要建立模型來從中選擇換電站最終的建設(shè)地點。本文建立了帶硬時間窗，以換電站經(jīng)營公司與換電者成本最小雙目標(biāo)優(yōu)化模型[4-8]。假設(shè)N為研究區(qū)域內(nèi)各候選換電站建設(shè)點所在的交通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點集合。每個節(jié)點也表示一個電動汽車聚集區(qū)域。p(p∈N)為交通網(wǎng)絡(luò)中的某一節(jié)點，S(SN)為含有換電站的交通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，s(s∈S)為某一換電站，Rps為節(jié)點p到節(jié)點s的最短路徑。假設(shè)所有到達(dá)換電站的車輛其換電需求都能得到滿足。電動汽車換電總耗時(包括行駛時間和換電時間)設(shè)定在一定的硬時間窗[0,τ]內(nèi)。

2用戶成本分析

Cps(t)為用戶在t時刻從點p到換電站s換電所消耗的成本；τps(t)為在t時刻從p到達(dá)s所需要的時間；αs為換電站s在電動車到達(dá)時單位電量的價格；v為用戶換電量；β為時間成本系數(shù)，包含行駛時間與換電時間；Ts(t+τps(t))為換電站s在電動汽車到達(dá)時為其服務(wù)消耗的時間，包含排隊時間與換電時間。理想情況下可以認(rèn)為，電動汽車駕駛者選擇路線是可選擇路線中換電成本Cps中最小的路線及換電站。這反映了整個換電站系統(tǒng)穩(wěn)定運行時的效率。假設(shè)未來換電者的決策行為大體與交通出行者對目的地、路徑的選擇特點相似。換電者對換電站和換電路徑的選擇是在參考自己的經(jīng)驗和外界信息后確定的。其換電成本隨換電時間、換電站及行駛路徑的不同而不同。

3換電站成本分析

n為s換電站的設(shè)計運行天數(shù)；gs為s換電站內(nèi)的換電設(shè)備數(shù)，其代表該換電站可以同時為幾輛車進(jìn)行換電作業(yè)；ksf為每臺換電設(shè)備的固定成本(包含建筑費用、設(shè)施費用等)；T為換電站每天的工作時間；ksv為單位電力銷售量對應(yīng)的可變成本（包含人員工資、購電費用等）；Qs(t)為t時刻s換電站的正在進(jìn)行換電的換電總功率換電站雖然不是直接對車輛進(jìn)行充電，但是其換電作業(yè)也需要時間，假設(shè)每臺換電設(shè)備的換電時間與換電量成正比，則換電設(shè)備的換電功率系數(shù)為η=ΔQΔt，反映了換電設(shè)備的工作強度。即電動汽車駕駛者從出發(fā)到換電完畢總耗時不超過Xtl，滿足硬時間窗的要求。當(dāng)電動汽車電能需求D固定時，換電站的布局直接影響到換電站運營公司的投入成本和對換電電價的設(shè)定。電動汽車換電站的成本主要包含固定成本與可變成本。其中固定成本為建設(shè)成本、必要設(shè)施成本等，與換電站的換電設(shè)備數(shù)成比例關(guān)系。而可變成本為隨著換電站電力銷售量不同而帶來的人員費用、電力費用等，與電力銷售量有關(guān)。換電站運營公司通過設(shè)定電動汽車的換電電價回收上述成本。

作者：茍嬌單位：華西電力