[发明专利]一种电动汽车充电站选址优化方法

说明书

技术领域

本发明属于电动汽车充电站对选址优化技术领域，涉及一种基于Voronoi图和地图划分理论，并以充电站投资和消耗费用为优化模型的电动汽车选址方法。

背景技术

电动汽车有缓解能源危机、环境污染以及完善汽车行业结构的优势，因此得到国家的大力扶持并有广阔的发展前景。作为电动汽车基础建设的充电系统，合理的充电设施规划不仅关系到消费者的便捷性、经济性，更影响到电动汽车的广泛推广和电动汽车产业的可持续发展，因此在充电设施大规模建设之前，应该正确提出合理规划充电设施的方法。

目前对充电设施规划研究已经取得初步成果，有的文献将充电设施规划分为示范阶段、公益阶段、商业运营阶段等不同的阶段，并提出对应阶段的特点；有的文献从经济性方面进行研究，将消费者的充电和充电站投资的总成本作为了优化目标，采用不同的理论和算法，如排队理论、粒子群算法、遗传算法等，研究充电站最优分布和规模。对于电动汽车充电站选址规划，首先应该考虑充电站投资费用和消费者使用费用最小化，对于现有的研究，主要集中在电动汽车充电站投资费用方面的优化，而忽略了消费者的使用费用；其次消费者充电的便捷性是充电站选址的重要影响因素，这是因为在消费者在发生为电动汽车充电行为时，首先会考虑在距离自己最近的充电站充电，充电便捷性影响着充电站的选址和规模，但现有的研究忽略了这一重要因素；最后现有的研究侧重于对模型的优化算法，并没有涉及整个区域的充电站具体的选址规划。

总的来说，现有的电动汽车充电站选址规划方法缺少考虑因素，没有对具体的区域经行选址规划。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提出一种基于Voronoi图和地图划分理论，并以充电站投资和消耗费用为优化模型的电动汽车选址方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种电动汽车充电站选址优化方法，首先，比较准确预测电动汽车的数量和分布，进而初步确定充电站的数量。其次，根据区域用地特性划分子区域，结合地图划分思想和约束条件，确定最优充电站数量和充电站初始位置，最后，基于Voronoi图划分充电站服务区域，在每个Voronoi多边形内，通过计算负荷点坐标平均值确定充电站新位置，通过迭代计算优化充电站投资和消费者消耗总费用模型，最终确定充电站位置、服务区域以及包含的充电机数量。通过该方法可以简单、直观、经济的确定某个区域电动汽车充电站选址规划。

所述的电动汽车充电站投资和消费者消耗费用模型如下：

充电站选址的主要任务是根据区域电动汽车数量和分布，在区域中选择合理的充电站数量和地址，以满足电动汽车用户的充电需求，既要考虑用户充电的便捷性、经济性，又要考虑充电站投资的最优性。对于充电者充电便捷性，设定充电站服务半径约束条件；对于用户充电经济性，建立用户在充电路上年消耗费用模型；对于充电站投资最优，建立充电年投资费用模型，主要包括投资费用、维修费用、网损费用。因此对于整个区域，一方面要求每个负荷点到其最近的充电站的距离d_min(s_i，u_j)小于充电者满意充电距离；另一方面要求充电站选址可影响的投资和消耗费用最优(包括投资成本和用户成本)，用数学语言描述，如式(1)、式(2)：

d_min(s_i，u_j)＜r；i＝1，2，…n；j＝1，2，…，m     (1)

min(G)＝min(g₁+g₂+g₃)                         (2)