电动汽车充电桩选址问题.docx
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电动汽车充电桩选址问题
电动汽车的发展及其充电桩的选址问题
设计者：
指导教师：
纲要
节能减排是我国政府强力推动的重鼎力措，一系列节能减排措施的强迫实
施，大大缓解了经济迅速增添带来的环境和资源压力，电动汽车作为一种发展远景广阔的绿色交通工具应运而生，为我们平常出行供给更便利的服务，也为我们生计的环境创建了绿色无污染的行驶。
在我国政府踊跃推动新能源汽车的应用与发展的同时，电动汽车充电桩作为发展电动汽车所一定的重要配套基础设备，拥有特别重要的社会效益和经济效益。
一场兴建电动汽车充电桩的运动已经在全国范围内睁开。
以上海市为例，针对市民对电动汽车行业发展的见解以及现有的电动汽车充
电桩能否能被充足利用睁开，对上海市市民进行问卷检查，汇总并统计数据，利
用Excel画图来形象反应电动汽车行业的远景以及拥有电动汽车的市民对充电桩的使用状况，剖析得出上海市现有充电桩的地点明显不合理而致使其利用率低的结论。
为使电动汽车充电桩获得合理利用，我们在已有充电桩的基础上，采纳0—
1规划及覆盖的数学模型对充电桩的地点进行分派，采纳动向调整与静态增设的
方法，使目标函数（即对上海市规划后的电动汽车充电桩的利用率）最大，以便
推动新能源电动汽车的发展，确实做好节能减排工作。
一、调研背景
1.1节能减排的鼎力实行
自然资源是国家经济发展的命脉，是人类生计之本。
此刻发展低碳经济是当
今世界经济发展的潮流，是人类可连续发展的必定选择。
低碳经济是以低能耗、
低污染、低排放为基础的经济模式，中心是能源技术和减排技术创新、家产构造
和制度创新。
我国现处于工业化、城市化进度加速过程中，能源需求仍在急剧增添，以煤炭为主的能源构造一时难以改变；同时，高耗能、高排放行业在工业家产构造中占很大比率，且发展方式比较粗放。
我国是世界上第二大温室气体排放国，减排
1
压力不单来自国际社会，还来自自己。
这就决定了我国发展低碳经济要以节能减排为重要抓手，在发展低碳家产的同时，更要着重“家产降碳”，降低能耗，减少污染，以减少经济发展对资源、能源和环境的压力。
联合我国的实质国情，我们要走有中国特点的低碳环保、节能减排的发展道路，这就决定了我国发展低碳经济要以节能减排为重要抓手，在发展低碳家产的同时，更要着重“家产降碳”，降低能耗，减少污染，以减少经济发展对资源、能源和环境的压力。
1.2电动汽车应运而生
汽车家产是能源、资源耗费较大的家产，跟着汽车保有量的不停增添，汽车尾气排放成为环境污染较大的污染源。
据统计，2008年，传统燃油汽车耗费石油的比率是56.3%。
与传统燃油汽车对比，电动汽车拥有高效率、环境污染少、
噪声低的节能环保优势，实现交通能源动力系统转型已经是大势所趋。
2012年7月国务院公布《节能与新能源汽车家产发展规划（2012—2020年）》，正式明确了我国发展节能与新能源汽车家产的目标。
所以，电动汽车作为一种发展远景广阔的交通工具应运而生，踊跃发展电动汽车，对保障能源安全、实行节能减排、全面推动经济增添方式的转变有着举足轻重的战略意义。
同时也对中国实现汽车家产复兴、建设汽车强国之梦供给了难得的历史机会。
1.3上海市充电桩现状
依据上海市的充电桩信息可知上海已建成充换电站24座、充电桩2100个左
右，波及公交、企业、高校、泊车场、高速服务区等地区。
而在汽车城自建的
63个充电桩上，两年来已经充了3万度电，电网充电桩两年来的积累充电量仅有4万度，国家电网充电桩明显使用率低。
二、调研内容
我们主要对电动汽车的发展趋向及充电桩所在地点的满意度睁开检查，制作
了两份检盘问卷，依据问卷中的数据剖析实质状况。
检查数据统计与剖析：
1．关于“您以为电动汽车有什么长处？
（节能减排、时髦潮流、方便适用、经
济优惠和其余）”问题，问卷一、问卷二均波及，经过Excel绘出条形统计图如
下：
2
图1市民眼中的电动车长处
由统计图可知：
电动汽车具备各方面的长处，但其节能减排的长处仍是显而
易见的，特别表此刻问卷二（已购置电动汽车的车主）上，百分比高达82%，
这广泛说了然人们够买电动汽车的原由几乎都是因为其节能减排的长处。
2.关于问卷一“您以为电动汽车方便吗？
（方便、不方便和不清楚）”问题，见下列图。
3
图2电动汽车的方便性
接着，对问题“假如不方便，您以为不方便的原由主要表此刻哪里？
（购置
阶段、保护阶段、充电阶段和其余）”做了条形图剖析。
图3电动汽车不方便的原由
由上述两个统计图的数据剖析得出人们关于电动汽车的适用性表现得不太
乐观的结论，特别表此刻充电方面。
那么，怎样解决充电不方便的问题呢？
对充
电桩的散布我们成立采纳动静联合的方法，即数学模型动向调整与静态增设。
3.关于问卷二中“您所选的充电场所一般固定吗？
（固定、不固定）”和“您感觉现有的充电桩散布能否合理？
（合理、不合理和不清楚）”这两个问题，统计结果以下。
4
图4充电场所能否固定统计图
图5充电桩散布能否合理统计图
由数据能够得悉，大部分车主对电动汽车进行充电地点是固定的，这意味着
部分充电桩可能未获得利用。
联合图5可知，市民以为充电桩的散布不合理，因
此合理规划充电桩的地点是解决充电不方便的重点。
4.关于问卷二“您的电动汽车均匀每次充多长时间？
”和问题“您能否认识短时间充电会缩短电动汽车电池的寿命?
”依据数据，绘制统计图以下。
图6充电时间统计图
5
图7市民对短时间缩短电动车寿命的认识程度统计图
由数据可知，当古人们对电动车充电的时间大多都在三小时以内，而不缩短
电动汽车电池的寿命是一次充电3至5小时，明显，人们对此认识过少。
所以，
我们在设计充电桩地点时，需要兼备人们的需乞降可充电时间长这两个方面。
5.关于问卷二“您以为社会公共充电站应配套建设在什么地点？
（多项选择）（4S
店、商场邻近、娱乐和商业场所、泊车场及其余）”依据数据，绘制统计图以下。
图8公共充电桩所建地点统计图
三、成立充电桩的合理部署的数学模型
6
3.1先期--模型的准备：
（1）我们选用上海市一中心地区进行规划，使得内容简短了然，模型直观，
跟着地区扩大，此数学模型依旧合用。
（2）依据收集数据得悉每次充电时间在3至5小时最正确，既可保证电池寿命，
又不至于浪费太多时间。
但是3至5小时也并不是短时间，因此，为了节俭人们时间，充电桩应选在人们需要花较长时间的场所邻近，这样，在人们忙于自己的事
情时电动汽车也得以充电。
由此，我们选用泊车场，商场，娱乐场所，4S店为
备选充电桩安置地点，如图9，共16处。
图9上海市某一中心地区
（3）依据电动汽车的发展程度，我们将充电桩部署分为三阶段。
第一阶段：
电动汽车发展的起步阶段（当前阶段）
目标：
依据现有电动汽车车流量及充电状况，计算出相应的充电桩建筑数目，
使得充电桩能够充足利用。
第二阶段：
电动汽车发展的迅速发展阶段（电动汽车据有率明显提高阶段）
目标：
在充电桩覆盖全地区的前提下，达到所需充电桩数目最少，充电桩的
重复覆盖度最大。
7
第三阶段：
电动汽车发展的超越式发展阶段（电动汽车逐渐取代汽车阶段）目标：
在充电桩重复覆盖全地区的前提下，保证等候充电车辆最少，且各充
电桩工作量较平衡。
3.2模型的假定
1．假定所使用数据均正确且切合实质；
2．假定所选地区的时均车流量呈△构造散布，且18时至19时的车流量最大；
3．假定所选地区仅有8条主要道路有车辆经过；
4．假定电动汽车车主在每日的各个时间段充电概率同样，忽视个人爱好和其余
要素。
3.3模型的成立与求解
因为电动汽车发展的起步阶段电动汽车数目较少，所以建模目标则为在充电桩建筑数目最少的前提下，使得充电桩的覆盖最大，即综合评论指标最高。
1．求车流量Q
取所选地区为控制体
⑧⑦
①⑥
控制体
②⑤
③④
图10流入控制体的车流量
8
仅考虑8条道路单向流入控制体的车流量，统计得18时至19时（一小时内）
的8组数据：
230,252,310,186,472,348,244,189（单位：
辆）。
依据公式：
电动汽车日均车流量电动汽车据有率最大时均车流量24
则解得电动汽车日均车流量：
Q（辆/天）
注：
2013年我国电动汽车据有率为0.07%。
2．求充电概率p
已知充电概率日均充电次数每次充电时间/24
此中，日均充电次数可经过检盘问卷二问题10（您多久会对电动汽车充一次电？
A．一天一次（43%）B.一天两次及以上（26%）C.两天一次（17%）D.三
天一次（14%））计算得出，日均充电次数为1.2112次；
每次均充电时间由问题11（您的电动汽车均匀每次充多长时间？
A．一小时以下（23%）B.一到两小时（48%）C.二到三小时（21%）D.三到四小时（5%）E.四小时以上（2%））计算得出，次均充电时间为1.11小时。
则解得充电概率：
注：
因为人们出门充电时间大多在6a.m.22p.m.之间，故概率只计算此16小
时内。
3．求应建设充电桩数目Z
充电桩数目
取Z2，即最少建筑2个充电桩。
0-1覆盖模型：
符号说明：
aij：
表示i点到j点的距离。
pj：
j点所属种类的权重。
9
Yi：
i点的综合评论指标。
由上海市地图易得其商场、娱乐场所等的散布，依据这些场所两两间的距离
我们进行0-1覆盖。
设xij
0,
aij
500
1,
aij
，列写0-1覆盖模型以下：
500
16
Yi
xij
pj
j
1
此中，权重pj由图8可得，则可得p1
3
0.67，p4
50.72，p6
120.47，
p1316
。
1-3为商场编号，4、5为4S
店编号，6-12
为娱乐场所编
号，13-16为泊车场编号。
运用Matlab编程运转可得1616阶矩阵图以下：
地址
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
综合评论指标
3
排名
14
10
9
12
15
13
6
7
1
2
5
3
8
10
这里，我们取Yi第一大与第二大。
因为第二阶段是电动汽车发展的迅速发展阶段，电动汽车据有率明显提高，
因此目标是在充电桩覆盖全地区的前提下，达到所需充电桩数目最少，充电桩的
重复覆盖度最大。
0-1规划模型
在第一阶段0-1覆盖的模型下，进行0-1规划。
1,不在i点建充电站
设c
。
i
1,
在i点建充电站
由第二阶段的目标：
列目标函数。
16
16
x
充电桩的重复覆盖度最大：
max
c
ij
i
i1j1
16
拘束条件：
cixij
1
j1
11
所以，0.07%
能够看到，目标函数最大值为28，程序见附件，每个点
都需要建充电站。
因为第三阶段是电动汽车发展的超越式发展阶段，电动汽车逐渐取代汽车阶段，因此目标是在充电桩重复覆盖全地区的前提下，保证等候充电车辆最少，且各充电桩工作量较平衡。
在此，我们模仿加油站部署模式来规划充电桩分派问题。
所谓智能电网智能充电桩，就是跟着物联网技术的不停发展，将来的充电站控制中心能透过定位服务，辅助驾驶人找出距离近来、无车充电的充电桩，防止了等候充电状况的发生。
因为第三阶段是在电动汽车的市场据有率明显提高为基础的，
的据有率已不再合用。
在此，我们取据有率为10%。
从头计算Z值获得Z
286，
即此时所选地区需要建设286个充电桩。
将每个点距离近来的5个点（不含该点）所对应的五个距离标出来，覆盖度
wipi/AijAij是ij两点间距离，除了近来五个距离，自己是1，其
他都是无量大。
依据Wi,分派286个充电桩，即Zi=【286*Wi/∑Wi】
结论。
。
。
。
四、创新与应用
1．电动汽车应运而生，但其充电设备不够完美，节能减排成效不够明显。
以经济高速发展的上海市为研究对象，经过问卷检查形式认识电动汽车的发展趋
势及现有充电桩地点分派能否合理。
我们在对充电桩地点进行分派时，融入建模
思想，建立数学模型，以达到最优规划。
参照文件
12
附件1
电动汽车发展的检盘问卷
当“节能减排”融入经济发展的主旋律时，电动汽车作为一种发展远景广阔的绿色交通工具应运而生。
为认识电动汽车的发展状况，我们小组进行了此次问卷检查，对您的合作和支持，我们表示由衷的感谢。
性别：
□男□女
1.您感觉环珍重要吗？
A．特别重要B.比较重要C.不重要D.不可以确立
2.您驾车出行的目的?
A.上班B.假期出游C.专业司机D.其余
3.您知道电动汽车吗？
A.知道并认识B.听闻过但不认识C.不认识
4.您以为电动汽车环保吗？
A．环保B.不环保C.不清楚
5.1您以为电动汽车方便吗？
A.方便B.不方便C.不清楚
5.2假如不方便，您以为不方便的原由主要表此刻哪里：
A.购置阶段B.保护阶段C.充电阶段D.其余
6.您会购置的汽车种类是？
A．传统燃油汽车B.电动汽车C.不确立
7.您以为电动汽车有什么长处？
A．节能减排B.时髦潮流C.方便适用D.经济优惠E.其余
8.您以为电动汽车会取代燃油汽车吗？
A.当科技足够发达时，一定会B.短时间不会
C有可能D.不会
9.关于电动汽车的发展您有什么建议？
13
附件2
电动汽车及其充电桩建设的检盘问卷
当“节能减排”融入经济发展的主旋律时，电动汽车作为一种发展远景广阔
的绿色交通工具应运而生。
为认识大家对电动汽车及其充电设备建设的看法，我
们小组进行了此次问卷检查，对您的合作和支持，我们表示由衷的感谢。
性别：
□男□女
1.您感觉环珍重要吗？
A．特别重要B.比较重要C.不重要D.不可以确立
2.您以为电动汽车环保吗？
A．环保B.不环保C.不可以确立
3.您以为电动汽车有什么长处？
A．节能减排B.时髦潮流C.方便适用D.经济优惠E.其余
4.您驾车的目的？
A.上班代步B.周末休闲自驾C.专业司机D.其余
5.您平常多半在哪些充电桩对电动汽车进行充电？
A．4S店B.大型商场泊车场C.娱乐场所泊车场D.酒店泊车场E.其余
6.您更偏向于在哪里充电？
A．在自己的家里给电池充电B.商场充电桩C.娱乐场所充电桩D.酒店充
电桩E.其余
7.您所选的充电场所一般固定吗？
A．固定B不固定
8.您感觉现有的充电桩散布能否合理？
A.合理B.不合理C.不清楚
9.您以为社会公共充电站应配套建设在什么地点？
（多项选择）
A．4s店B.商场C.娱乐、商业场所D.泊车场E.其余
10.您多久会对电动汽车充一次电？
A．一天一次B.一天两次及以上C.两天一次D.三天一次
11.您的电动汽车均匀每次充多长时间？
A．一小时以下B.一到两小时C.二到三小时D.三到四小时E.四小时以上
14
12.您能否认识短时间充电会缩短电动汽车电池的寿命?
A.认识B.听闻过但不认识C.不知道
13.关于电动汽车的发展您有什么建议？
附件3
问卷一统计结果
（我们在上海市不一样地域随机发放了200份问卷一，对象为行人或驾车者）
男性57%女性43%
1.您感觉环珍重要吗？
A．特别重要（89%）B.比较重要（11%）C.不重要（0%）D.不可以确立（0%）
2.您驾车出行的目的?
A.上班（52%）B.假期出游（13%）C.专业司机（3%）D.其余（32%）
3.您知道电动汽车吗？
A.知道并认识（8%）B.听闻过但不认识（74%）C.不认识（18%）
4.您以为电动汽车环保吗？
A．环保（98%）B.不环保（0%）C.不清楚（2%）
5.1您以为电动汽车方便吗？
A.方便（21%）B.不方便（66%）C.不清楚（13%）
5.2假如不方便，您以为不方便的原由主要表此刻哪里：
A.购置阶段（15%）B.保护阶段（20%）C.充电阶段（63%）D.其余（2%）
6.您会购置的汽车种类是？
A．传统燃油汽车（72%）B.电动汽车（16%）C.不确立（12%）
7.您以为电动汽车有什么长处？
A．节能减排（65%）B.时髦潮流（8%）C.方便适用（6%）D.经济优惠（12%）
E.其余（9%）
8.您以为电动汽车会取代燃油汽车吗？
A.当科技足够发达时，一定会（49%）B.短时间不会（38%）
C有可能（10%）D.不会（3%）
15
附件4
问卷二统计结果
（我们在上海市不一样地域随机发放了100份问卷二，对象为电动汽车驾驶者）
男性72%女性28%
1.您感觉环珍重要吗？
A．特别重要（100%）B.比较重要（0%）C.不重要（0%）D.不可以确立（0%）
2.您以为电动汽车环保吗？
A．环保（100%）B.不环保（0%）C.不可以确立（0%）
3.您以为电动汽车有什么长处？
A.节能减排（82%）B.时髦潮流（0%）C.方便适用（0%）D.经济优惠（4%）E.其余（8%）
4.您驾车的目的？
A.上班代步（52%）B.周末休闲自驾（30%）C.专业司机（2%）D.其余（16%）
5.您一般多半在哪些充电桩对电动汽车进行充电？
A．4S店（49%）B.大型商场泊车场（31%）C.娱乐场所泊车场（10%）D.酒店
泊车场（6%）E.其余（4%）
6.您更偏向于在哪里充电？
A．在自己的家里给电池充电（57%）B.商场充电桩（22%）C.娱乐场所充电桩
（15%）D.酒店充电桩（4%）E.其余（2%）
7.您所选的充电场所一般固定吗？
A．固定（87%）B不固定（13%）
8.您感觉现有的充电桩散布能否合理？
A.合理（23%）B.不合理（67%）C.不清楚（10%）
9.您以为社会公共充电站应配套建设在什么地点？
（多项选择）
A．4s店（72%）B.商场邻近（67%）C.娱乐、商业场所（47%）D.泊车场
（59%）E.其余（12%）
10.您多久会对电动汽车充一次电？
A．一天一次（43%）B.一天两次及以上（26%）C.两天一次（17%）D.三天一次（14%）
11.您的电动汽车均匀每次充多长时间？
A．一小时以下（23%）B.一到两小时（48%）C.二到三小时（21%）D.三到四小时
16
（5%）E.四小时以上（2%）
12.您能否认识短时间充电会缩短电动汽车电池的寿命?
A.认识（12%）B.听闻过但不认识（63%）C.不知道（25%）
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