技術領域

本發明屬于電動汽車充電站對選址優化技術領域，涉及一種基于Voronoi圖和地圖劃分理論，并以充電站投資和消耗費用為優化模型的電動汽車選址方法。

背景技術

電動汽車有緩解能源危機、環境污染以及完善汽車行業結構的優勢，因此得到國家的大力扶持并有廣闊的發展前景。作為電動汽車基礎建設的充電系統，合理的充電設施規劃不僅關系到消費者的便捷性、經濟性，更影響到電動汽車的廣泛推廣和電動汽車產業的可持續發展，因此在充電設施大規模建設之前，應該正確提出合理規劃充電設施的方法。

目前對充電設施規劃研究已經取得初步成果，有的文獻將充電設施規劃分為示范階段、公益階段、商業運營階段等不同的階段，并提出對應階段的特點；有的文獻從經濟性方面進行研究，將消費者的充電和充電站投資的總成本作為了優化目標，采用不同的理論和算法，如排隊理論、粒子群算法、遺傳算法等，研究充電站最優分布和規模。對于電動汽車充電站選址規劃，首先應該考慮充電站投資費用和消費者使用費用最小化，對于現有的研究，主要集中在電動汽車充電站投資費用方面的優化，而忽略了消費者的使用費用；其次消費者充電的便捷性是充電站選址的重要影響因素，這是因為在消費者在發生為電動汽車充電行為時，首先會考慮在距離自己最近的充電站充電，充電便捷性影響著充電站的選址和規模，但現有的研究忽略了這一重要因素；最后現有的研究側重于對模型的優化算法，并沒有涉及整個區域的充電站具體的選址規劃。

總的來說，現有的電動汽車充電站選址規劃方法缺少考慮因素，沒有對具體的區域經行選址規劃。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題，提出一種基于Voronoi圖和地圖劃分理論，并以充電站投資和消耗費用為優化模型的電動汽車選址方法。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案。

一種電動汽車充電站選址優化方法，首先，比較準確預測電動汽車的數量和分布，進而初步確定充電站的數量。其次，根據區域用地特性劃分子區域，結合地圖劃分思想和約束條件，確定最優充電站數量和充電站初始位置，最后，基于Voronoi圖劃分充電站服務區域，在每個Voronoi多邊形內，通過計算負荷點坐標平均值確定充電站新位置，通過迭代計算優化充電站投資和消費者消耗總費用模型，最終確定充電站位置、服務區域以及包含的充電機數量。通過該方法可以簡單、直觀、經濟的確定某個區域電動汽車充電站選址規劃。

所述的電動汽車充電站投資和消費者消耗費用模型如下：

充電站選址的主要任務是根據區域電動汽車數量和分布，在區域中選擇合理的充電站數量和地址，以滿足電動汽車用戶的充電需求，既要考慮用戶充電的便捷性、經濟性，又要考慮充電站投資的最優性。對于充電者充電便捷性，設定充電站服務半徑約束條件；對于用戶充電經濟性，建立用戶在充電路上年消耗費用模型；對于充電站投資最優，建立充電年投資費用模型，主要包括投資費用、維修費用、網損費用。因此對于整個區域，一方面要求每個負荷點到其最近的充電站的距離d_min(s_i，u_j)小于充電者滿意充電距離；另一方面要求充電站選址可影響的投資和消耗費用最優(包括投資成本和用戶成本)，用數學語言描述，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)