基于考慮電動(dòng)汽車充電站選址定容的配電網(wǎng)規(guī)劃研究

胡昌婧

摘要：隨著綠色出行觀點(diǎn)逐漸受到所有人的認(rèn)可，電動(dòng)汽車也得到有效推廣普及，而充電問題也逐漸成為電動(dòng)汽車用戶關(guān)注的重點(diǎn)問題。基于此，本文首先從運(yùn)營商、用戶角度簡要闡述充電站規(guī)劃可能受到的影響，其次通過對樹形結(jié)構(gòu)單親遺傳算法、初始方案以及算例分析等方面，就電動(dòng)汽車充電站選擇定容配電網(wǎng)規(guī)劃進(jìn)行簡要分析，并提出自己一點(diǎn)看法。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；充電站；配電網(wǎng)規(guī)劃

一、充電站規(guī)劃影響因素

（一）運(yùn)營商角度

從運(yùn)營商角度主要包含三個(gè)方面因素：首先是對充電站的投資經(jīng)濟(jì)性，這要從運(yùn)營的推廣期以及普及期考慮，在推廣期暫時(shí)不能考慮到盈利情況，而是需要考慮到投資成本問題，其中包括設(shè)施建設(shè)成本、運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用、推廣成本等。在運(yùn)營期間，這時(shí)對電動(dòng)汽車的推廣普及已經(jīng)達(dá)到一定的效果，電動(dòng)汽車的數(shù)量也得到明顯提升，這時(shí)需要通過增加城市充電站來達(dá)到滿足需求的目的；其次是地理?xiàng)l件的影響，充電站內(nèi)每個(gè)充電樁會(huì)對應(yīng)一個(gè)車位，因此從地理?xiàng)l件來看，主要存在充電站周邊居民是否支持建設(shè)、充電站是否會(huì)影響到周圍環(huán)境、充電站是否符合政府規(guī)劃要求等因素；最后是運(yùn)行安全性，充電站的建設(shè)，由于為電網(wǎng)提升了新的負(fù)荷，從而對配電網(wǎng)運(yùn)行產(chǎn)生一定影響，因此原本的充電結(jié)構(gòu)可能不再適用，需要對配電網(wǎng)采取重新規(guī)劃的策略，而充電站運(yùn)行安全性主要包括電能質(zhì)量、可靠性以及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等方面因素影響。

（二）用戶角度

從用戶角度主要包含兩個(gè)方面因素：首先是能否滿足充電需求，充電站在滿足運(yùn)營商經(jīng)濟(jì)性外，還需要滿足區(qū)域內(nèi)的電動(dòng)汽車充電需求，在進(jìn)行充電站選址過程中，需要結(jié)合該區(qū)域充電情況，適當(dāng)增加或減少充電站的數(shù)量，以達(dá)到滿足充電需求的目的；其次，還要為充電用戶提升充電的便捷性，其主要影響因素包括充電站的數(shù)量、充電站的交通結(jié)構(gòu)等。充電站數(shù)量過少會(huì)造成電動(dòng)汽車未達(dá)到充電站時(shí)電量用完的情況出現(xiàn)，而數(shù)量過多會(huì)占據(jù)相應(yīng)的社會(huì)資源浪費(fèi)情況，交通結(jié)構(gòu)主要結(jié)合城市交通情況來決定，主要提供信息參數(shù)包括路口節(jié)點(diǎn)數(shù)量、路口的車流量、公路等級等[1]。

二、電動(dòng)汽車充電站選址定容的配電網(wǎng)規(guī)劃

（一）樹形結(jié)構(gòu)單親遺傳算法

本文運(yùn)用單親遺傳算法通過樹形結(jié)構(gòu)形成編碼，來完成電動(dòng)汽車充電站選擇定容配電規(guī)劃。該算法是通過遺傳算自作用于父代的種群，從而產(chǎn)生適應(yīng)性更強(qiáng)的后代，通過反復(fù)遺傳從而達(dá)到提升種群“基因”的目的，由于本文計(jì)算內(nèi)容主要是為了在進(jìn)行配電網(wǎng)規(guī)劃的同時(shí)還要優(yōu)化充電站容量以及位置以達(dá)到經(jīng)濟(jì)性最佳的目的，因此，計(jì)算采用位移算子以及重分配算子的方式。與傳統(tǒng)的方式相比遺傳算法具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：首先是對可解表示的廣泛性，遺傳算法能夠?qū)⒏鞣N存在的變量采取編碼的方式，將單個(gè)的問題進(jìn)行遺傳選擇最優(yōu)情況；其次，遺傳算法具有并巧的搜索特性，在遺傳算法中能夠通過每代所有個(gè)體采取操作行為，反應(yīng)在解空間便能夠理解為對某個(gè)區(qū)域的擇優(yōu)，通過這種方式能夠有效避免小范圍尋優(yōu)情況出現(xiàn)，為全局提供計(jì)算便利；最后，遺傳算法運(yùn)用適應(yīng)的函數(shù)評估方式，能夠通過優(yōu)勝劣汰原則采取最優(yōu)化選擇，從而達(dá)到計(jì)算目標(biāo)，并不需要任何輔助信息[2]。

（二）初始方案生成

遺傳算法主要包括三種基本操作，其一為選擇；其二為交叉；其三為變異。本文基于電動(dòng)汽車充電站選址計(jì)算流程為：開始→計(jì)算適應(yīng)度函數(shù)→確定最優(yōu)站址→計(jì)算充電需求→確定充電樁數(shù)量→N=Nmax？（條件為是與否，如果否，則轉(zhuǎn)向計(jì)算適應(yīng)度函數(shù)，如果是，則繼續(xù)以下算式）→計(jì)算路上成本→結(jié)束。結(jié)合遺傳算法的整體流程，規(guī)劃初始方案如下：1）首先結(jié)合規(guī)劃區(qū)的劃分，將用戶對充電需求的范圍以及充電站的年均成本規(guī)劃為函數(shù)目標(biāo)，來選擇分區(qū)的最優(yōu)地址，通過對區(qū)域的性質(zhì)明確情況下，結(jié)合周邊環(huán)境的影響，從而保障選擇探索過程中減免不可行解情況出現(xiàn)。其中個(gè)體運(yùn)用編碼方式，其中個(gè)體數(shù)設(shè)定為40；最大遺傳代數(shù)設(shè)定為100；個(gè)體的變量維數(shù)設(shè)定為2。將分區(qū)的用戶年均成本設(shè)定為適應(yīng)度函數(shù)，其中二進(jìn)制的位數(shù)為20；代溝0.8；交叉概率為0.7，初始種群為隨機(jī)產(chǎn)生，采用輪盤賭的方式進(jìn)行；2）計(jì)算分區(qū)內(nèi)包含的路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)量，結(jié)合功能區(qū)交通流量的信息，便能夠計(jì)算出充電站內(nèi)需要布置充電樁的數(shù)量。

（三）算例分析

以某大學(xué)周邊區(qū)域?yàn)檠芯繀^(qū)域，結(jié)合實(shí)際情況對電動(dòng)汽車充電站選址定容的配電網(wǎng)規(guī)劃進(jìn)行有效分析。該區(qū)域占地面積為88.96km2，包含10個(gè)街道，在進(jìn)行街道規(guī)劃過程中，對三個(gè)節(jié)點(diǎn)的道路節(jié)點(diǎn)橫縱坐標(biāo)以及每日平均車流量進(jìn)行調(diào)查，節(jié)點(diǎn)1為0、1.9、1730；節(jié)點(diǎn)2為0.643、1.9、1889；節(jié)點(diǎn)3為1.1、1.9、1087，這三個(gè)區(qū)域在一條街上，因此過往車輛在經(jīng)過節(jié)點(diǎn)2的數(shù)量較多。在進(jìn)行現(xiàn)場模擬規(guī)劃過程中，將建立一座電動(dòng)汽車快速充電站建立與三個(gè)節(jié)點(diǎn)交叉位置，按照遺傳算法求出充電站最優(yōu)站址坐標(biāo)、充電樁數(shù)量以及每日路上成本如下：車流量為9572輛/天；充電站容量為2MW；充電站最優(yōu)站址坐標(biāo)為（0.665，1.9）；充電樁數(shù)量為：20個(gè)；每日路上成本為554.6572元，由上述數(shù)據(jù)分析可知，充電站最優(yōu)坐標(biāo)在節(jié)點(diǎn)2號附近。

三、總結(jié)

綜上所述，本文以樹形結(jié)構(gòu)的遺傳算法應(yīng)用于配電網(wǎng)規(guī)劃以及電動(dòng)汽車充電站定制定容中，有效解決了充電站規(guī)劃問題。根據(jù)本文分析可知，以運(yùn)營商與用戶兩個(gè)角度分析了電動(dòng)汽車充電站安置的影響因素，并且結(jié)合用戶需求建立了遺傳算法對充電站選址采取常規(guī)策略，從而達(dá)到提升選址定容配電網(wǎng)規(guī)劃的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳鵬.電動(dòng)汽車接入配電網(wǎng)的規(guī)劃研究[D].北方工業(yè)大學(xué)，2017.

[2]陳婷，衛(wèi)志農(nóng)，吳霜，孫國強(qiáng)，韋延方，許曉慧.考慮電動(dòng)汽車充電站選址定容的配電網(wǎng)規(guī)劃[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2013，25（03）：1-7.