电动汽车充电站规划方法及运营模式研究

摘要

纯电动汽车是未来新能源汽车的主要发展方向之一，因其节能、环保等优点越来越受到人们的重视。充电站是电动汽车能源补给的基础设施，所以对充电站的规划建设是电动汽车得到广泛普及的重要前提。
　　目前现有的充电站规划方法多是在满足各种技术条件约束下，通过建立投资、运行及维护等费用的优化函数来确定充电站的建设位置和容量。而从工程实践来看，这些未考虑站址具体地理信息因素的方法所选出的站址很有可能坐落在不适宜建站的区域，例如：湖泊、狭窄街道、繁华区等，还需对优化结果进行多次调整。另外，由于不同区域内电动汽车保有量的不同、充电需求各异，而这些方法假设所有充电站均具有相同的充电容量，显然也与实际不符。
　　针对以上问题，本文提出了充电站的规划模型。以充电站投资、运行成本和用户充电损耗成本之和最小为目标，建立了区域内充电站的优化选址模型；该模型充分考虑充电小区内电动汽车保有量，候选站址地理位置，充电行驶距离，空驶成本，道路曲折系数，电动汽车平均日行驶距离，百公里综合能耗，电池容量等因素，以充电站的服务半径和充电站容量为约束条件，利用粒子群算法设计了求解过程，并进行了算例验证；
　　考虑充电高峰时段的用户的出行价值，以充电站运营成本和用户排队等待的损耗成本之和最低为优化目标，建立了充电站排队系统模型。该模型可求解综合成本最低时的充电机配置数量及最佳充电容量，利用边际分析法设计模型的求解过程，利用Matlab编写了M函数，设计了可视化界面。通过算例分析对提出的方法进行了验证，结果表明该方法可行、有效，可以较好的解决充电站容量优化问题。
　　当前，电动汽车充电站还没有成熟的运营模式，即使国内已经建成较多充电站，但大都处于技术验证及示范阶段，还没有投入正式的商业运营，对充电站运营模式的研究显的很有必要。本文对充电站的运营模式进行了初步探讨，对比了充电站不同建设方式下运营的优缺点，分析了充换电业务的流程及盈利方式，充电站的收益情况。