[发明专利]基于改进的鲸鱼算法的电动汽车充电站选址建模方法

说明书

本发明公开了基于改进的鲸鱼算法的电动汽车充电站选址建模方法，属于电子信息技术领域。首先，本发明在传统充电站选址研究的基础上加入服务容量因素的影响，构建最小化成本且限制服务容量的电动汽车充电站选址模型。其次，本发明在鲸鱼优化算法的基础上，通过引入高斯算子、差分进化算法的差分进化变异和人工鱼群算法追尾行为中拥挤度因子，提出来一种改进的鲸鱼算法。最后，本发明基于最小化成本的限制服务容量的电动汽车充电站选址模型，采用改进的鲸鱼算法计算最优选址结果。仿真结果表明，该模型能够有效实现社会成本最小化的目标，对于电动汽车充电站选址工作具有一定的理论价值和参考意义。

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，设计一种基于改进的鲸鱼算法的电动汽车充电站选址建模方法。

背景技术

随着世界经济的快速发展以及现代科学技术的进步，电动汽车作为一种环境友好的新型交通工具被广泛应用。电动汽车的发展能给社会的生产和管理、人们的生活、资源及环境的可持续性发展提供更好的影响。充电站是电动汽车运营过程中必须具备的基础配套服务设施。首先，在城市电动汽车系统的运作中，电动汽车充电站选址应满足城市对于电动汽车的充电需求，依照城市公共设施的布局特点，结合便利性、经济性、安全性以及建设可行性等原则。其次，在选址过程中，应提供多种充电站选址备选方案，并依据合理科学的决策确定最优方案，实现电动汽车充电站选址的基本要求和客户充电的需求。最后，在实际生活中，由于工程预算的限制，在满足网络中充电需求的情况下，应确保充电站总的建站成本最低。

电动汽车充电站选址问题是一类典型的P-中值问题，即在多个备选方案中，在考虑电动汽车客户分布的特点，建立基于充电站网络的初始建设成本与用户充电总成本最小化的充电站选址模型。

影响充电站网络可靠性的因素可分为运行能力、技术与设备、政策法规、不可抗力、交通运输、信息等六个方面。其中，运行能力是最重要的影响因素。因此，电动汽车充电站的选址布局在考虑符合城市的总体规划和电网规划要求和满足电力系统对电力平衡、供电可靠性、电能质量、自动化等方面要求的基础上，还应着重考虑对其运行能力方面的影响。例如，当考虑充电用户的分布和需求特性时，选址应满足所有用户的需求，并增加用户便利性；当考虑充电站初期建设和后期运营成本时，应使充电站建设方、运营方及充电用户接受服务的成本达到整体最小化，充电站投入运营后的收益最大化等。

影响充电站布局的因素可分为用户需求、电动汽车的运行模式、电动汽车的能源供给方式、充电时间。

1、用户需求

用户的总体充电需求是影响充电站布局的重要因素之一，只有需求量达到一定程度时，充电站才能保障其收益。不同的充电需求和充电需求分布，对充电站的数目和位置具有重要影响。用户充电需求包括距离、充电量、充电模式要求、充电时间等。

2、电动汽车的运行模式

电动车的运行模式可以分为：示范区用车、集团用车、社会车辆、微型车辆。不同的运营模式对电动车的续航里程，充电时间的要求也不尽相同，进而会影响其充电方式和耗电速度，最终会影响着充电站的布局。

3、电动汽车的能源供给方式

目前，电动车的能源供给方式可分为两种：整车充电(包括常规充电和快速充电)和地面充电。对整车充电模式，常规充电是低电流充电，快速充电通过高电流来实现对电动汽车的快速充电。对地面充电模式，该方法通过更换电池的方式来实现电动汽车的充电。快速充电桩(栓)设备采用交直流一体的结构。既可实现直流充电，也可以交流充电。白天充电业务多的时候，使用直流方式进行快速充电，当夜间充电站用户少时可用交流充电进行慢充操作。

4、充电时间

不同汽车对充电时间的不同要求也会影响着电动汽车的运营模式，进而影响充电站的布局。当充电时间无限制时，对停运的电动汽车可实行夜间充电方式。对于需要紧急充电的电动汽车可采用快速充电或更换电池的方法。