基于多旅行商路徑優(yōu)化的電池更換站選址定容規(guī)劃.pdf

1、電動(dòng)汽車(chē)以電能替代燃油作為驅(qū)動(dòng)力，減少了化石燃料消耗，以其清潔和環(huán)保等優(yōu)勢(shì)受到廣泛關(guān)注。由于車(chē)載電池容量偏小，電動(dòng)汽車(chē)需要多次充電，行駛路徑優(yōu)化問(wèn)題變得復(fù)雜。當(dāng)電池容量不足時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)可以選擇快速充電、常規(guī)充電和更換電池等三種能量補(bǔ)給方式。更換電池因具有操作時(shí)間短和卸下的電池便于集中充電等優(yōu)勢(shì)而逐漸得到推廣。更換站作為電動(dòng)汽車(chē)更換電池的重要載體，有助于電動(dòng)汽車(chē)長(zhǎng)距離行駛，極大推動(dòng)了電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展。而電動(dòng)汽車(chē)的路徑選擇對(duì)更換站的站址和容量

2、有著重要影響，進(jìn)而引出了更換站選址定容規(guī)劃問(wèn)題。論文主要研究不帶充電機(jī)的更換站（即電池配送站）和帶充電機(jī)的更換站（即電池配送中心）的選址定容問(wèn)題。
　　由于多旅行商問(wèn)題與車(chē)輛路徑問(wèn)題類(lèi)似，所有需求點(diǎn)都必須被訪問(wèn)，每個(gè)旅行商訪問(wèn)的節(jié)點(diǎn)以及行駛路徑不確定。因此，以多旅行商路徑優(yōu)化模型刻畫(huà)電動(dòng)汽車(chē)的路徑選擇問(wèn)題。首先對(duì)電動(dòng)汽車(chē)日行駛里程進(jìn)行預(yù)測(cè)，根據(jù)電動(dòng)汽車(chē)百公里耗電量推導(dǎo)出更換電池的客戶的電池需求量。其次，在電池配送站選址定容規(guī)劃中，

3、配送車(chē)輛從候選電池配送站出發(fā)，將收集到的待充電池運(yùn)往充電站進(jìn)行集中充電并返回原電池配送站，各候選電池配送站將已充的電池配送給之前訪問(wèn)過(guò)的客戶;在電池配送中心選址定容規(guī)劃中，配送車(chē)輛從電池配送中心出發(fā)，用已充電池更換客戶的待充電池，在行駛過(guò)程中由于能量不足需要到換電站進(jìn)行快充或更換電池，最后返回電池配送中心。配送車(chē)輛用戶可以根據(jù)不同時(shí)段的電價(jià)在電池配送中心選擇充電時(shí)間，使配送車(chē)輛充電成本最小。最后對(duì)所構(gòu)造的模型進(jìn)行求解，得出從各候選電池配

4、送站/電池配送中心出發(fā)的配送車(chē)輛的行駛路徑及其經(jīng)過(guò)的客戶節(jié)點(diǎn)，計(jì)算出各候選電池配送站/電池配送中心所服務(wù)的客戶節(jié)點(diǎn)的電池需求量與備用電池?cái)?shù)量之和。若候選電池配送站/電池配送中心所服務(wù)的客戶節(jié)點(diǎn)的電池需求量之和不為0，則該候選電池配送站/電池配送中心的站址作為最優(yōu)站址，該候選電池配送站/電池配送中心所服務(wù)的客戶節(jié)點(diǎn)的電池需求量與備用電池?cái)?shù)量之和作為其容量;若候選電池配送站/電池配送中心所服務(wù)的客戶節(jié)點(diǎn)的電池需求量之和為0，則該候選電池配送

5、站/電池配送中心不予建設(shè)。
　　首先，構(gòu)建了基于多旅行商路徑優(yōu)化的電池配送站選址定容規(guī)劃模型。該模型考慮了基于電動(dòng)汽車(chē)日行駛里程的電池需求量預(yù)測(cè)以及車(chē)輛載荷對(duì)單位里程費(fèi)用的影響，在滿足配送站容量約束和行駛路徑約束的條件下，實(shí)現(xiàn)電池配送站建設(shè)成本（包括土地購(gòu)買(mǎi)成本和電池配置成本）和運(yùn)輸成本之和最小。通過(guò)引入虛擬電池配送站節(jié)點(diǎn)，刻畫(huà)同一座電池配送站的多次換電服務(wù)（包括收集待充電池和配送已充電池）。采用改進(jìn)的自適應(yīng)遺傳算法對(duì)優(yōu)化模型進(jìn)行

6、求解，比較了自適應(yīng)遺傳算法與傳統(tǒng)遺傳算法下電動(dòng)汽車(chē)最優(yōu)路徑的行駛距離和系統(tǒng)總成本;分析了電動(dòng)汽車(chē)收集待充電池和配送已充電池的行駛路徑對(duì)運(yùn)輸成本的影響、電池需求量對(duì)電動(dòng)汽車(chē)行駛路徑的影響以及電池單位里程運(yùn)輸成本對(duì)電池配送站數(shù)量的影響。
　　其次，構(gòu)建了基于多旅行商路徑優(yōu)化的電池配送中心選址定容優(yōu)化模型。該模型考慮了分時(shí)電價(jià)機(jī)制下電動(dòng)汽車(chē)在換電站的快充過(guò)程和換電過(guò)程以及返回配送中心的慢充過(guò)程，在滿足電池配送中心容量約束、路徑約束和電量