1换电站选址与模型建立

换电站选址是以经济效益要求、环境要求和换电站的布置方式为一般性原则。换电站的首要任务是为电动汽车更换电池，衡量一个换电站选址的优劣，最根本的指标是一定时期内的电力销售量。电力销售量的大小，不但反映了换电站对于经营者的盈利价值，也反映了消费者对于该换电站的需求程度，因此换电站的经济效益是影响换电站选址的重要因素。换电站对于环境的污染主要是噪声污染和光污染。换电站在道路两侧应均匀分布，避免分布过密。换电站的平面布局不仅要求内部交通顺畅，而且应尽量减小对邻近道路交通的影响。经过上述选址原则的分析和对电力系统的要求分析，可以确定一些地点作为换电站选址的备选地点。需要建立模型来从中选择换电站最终的建设地点。本文建立了带硬时间窗，以换电站经营公司与换电者成本最小双目标优化模型[4-8]。假设N为研究区域内各候选换电站建设点所在的交通网络节点集合。每个节点也表示一个电动汽车聚集区域。p(p∈N)为交通网络中的某一节点，S(SN)为含有换电站的交通网络节点，s(s∈S)为某一换电站，Rps为节点p到节点s的最短路径。假设所有到达换电站的车辆其换电需求都能得到满足。电动汽车换电总耗时(包括行驶时间和换电时间)设定在一定的硬时间窗[0,τ]内。

2用户成本分析

Cps(t)为用户在t时刻从点p到换电站s换电所消耗的成本；τps(t)为在t时刻从p到达s所需要的时间；αs为换电站s在电动车到达时单位电量的价格；v为用户换电量；β为时间成本系数，包含行驶时间与换电时间；Ts(t+τps(t))为换电站s在电动汽车到达时为其服务消耗的时间，包含排队时间与换电时间。理想情况下可以认为，电动汽车驾驶者选择路线是可选择路线中换电成本Cps中最小的路线及换电站。这反映了整个换电站系统稳定运行时的效率。假设未来换电者的决策行为大体与交通出行者对目的地、路径的选择特点相似。换电者对换电站和换电路径的选择是在参考自己的经验和外界信息后确定的。其换电成本随换电时间、换电站及行驶路径的不同而不同。

3换电站成本分析

n为s换电站的设计运行天数；gs为s换电站内的换电设备数，其代表该换电站可以同时为几辆车进行换电作业；ksf为每台换电设备的固定成本(包含建筑费用、设施费用等)；T为换电站每天的工作时间；ksv为单位电力销售量对应的可变成本（包含人员工资、购电费用等）；Qs(t)为t时刻s换电站的正在进行换电的换电总功率换电站虽然不是直接对车辆进行充电，但是其换电作业也需要时间，假设每台换电设备的换电时间与换电量成正比，则换电设备的换电功率系数为η=ΔQΔt，反映了换电设备的工作强度。即电动汽车驾驶者从出发到换电完毕总耗时不超过Xtl，满足硬时间窗的要求。当电动汽车电能需求D固定时，换电站的布局直接影响到换电站运营公司的投入成本和对换电电价的设定。电动汽车换电站的成本主要包含固定成本与可变成本。其中固定成本为建设成本、必要设施成本等，与换电站的换电设备数成比例关系。而可变成本为随着换电站电力销售量不同而带来的人员费用、电力费用等，与电力销售量有关。换电站运营公司通过设定电动汽车的换电电价回收上述成本。

作者：苟娇单位：华西电力