考虑非线性电池折旧的电动车路径规划问题

来源 :清华大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:annybill1984
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随着全球经济快速、稳定增长,人类社会面临新问题:能源危机和环境污染。化石能源(如石油、煤炭、天然气等)过度开发利用,使得能源价格上涨、环境污染严重。交通运输对化石能源的消耗大,碳排放多。为实现节能减排,一场汽车革命(汽车电动化)在全球范围内展开。其中,电动汽车取代传统燃油车用于城市配送正在成为一种新的发展趋势,可有效改善城市环境、减少对化石能源的依赖。由于电动汽车与传统燃油车的差异性,如何对电动汽车的配送过程进行合理的规划调度,正在成为研究的热点。已有的电动车辆路径规划问题在充电决策方面研究比较充分,但是基本上都忽略了放电深度对电池寿命的影响。本文在前人研究的基础上,将车用蓄电池的折旧过程作为重点研究对象,提出了“考虑电池折旧的电动车路径规划问题”,考虑了三种不同的电池折旧方式——放电深度、充放电循环次数、行驶里程,同时还考虑了三种不同的充电策略——非线性充电、线性满充、线性部分充电。基于电池折旧方式和充电策略的不同组合,建立了5个混合整数规划模型,目标是最小化用车总成本,其中包括用车固定成本、工人工资、用电成本、固定充电费用和电池折旧成本五部分。在非线性折旧(即放电深度折旧方式)和非线性充电组合而成的“双非”模型中,非线性的电池折旧成本是放电深度的幂函数,为了线性化,本文通过黄金分割点法构造了一个分段函数来近似表达。非线性充电函数也用分段函数近似。本文采用相关文献中设计的算例,用求解器CPLEX进行求解,对比分析了不同折旧模型和充电模型之间的差异。结果显示:1)顾客点分布集中时,不同模型优化结果之间的差异更加明显;2)考虑放电深度对电池折旧的影响后,汽车到达充电站时的平均电量更高,有利于延长电池的寿命;3)采用放电深度折旧方式所得到的方案成本最低,其次是放电次数折旧方式,最高的是里程折旧方式成本。
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