大规模电动出租车充电决策的时空联合调度

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传统燃油汽车的普及带来了诸如温室气体大量排放、化石能源危机等一系列问题。电动汽车由于其环境经济友好型的优点,得到各国政府的大力推广,并有望在近年得到广泛使用。同时,电动汽车可视为一个大型储能电器,为新型电力市场的优化调度提供巨大的潜力。电动出租车作为电动汽车中的重要成分,与普通电动汽车相比,具有更加频繁、随机的充电行为,其充电行为的调度需求十分迫切。因此,研究电动出租车的充电行为具有十分重要的意义。本文研究考虑一个城市中大规模电动出租车的充电调度问题。我们将电动出租车由于充电而导致的潜在运营损失视为其充电代价。任意一辆电动出租车都实时接收信息,并结合实时情况和历史经验选择合适的充电时段和充电站,以降低电动出租车的充电代价。在选择充电站时,电动出租车的确切位置是决策中着重考虑的因素。然而,实际场景中电动出租车的未来位置呈高度随机性,若充电时段未确定,则无法立即对充电站做出选择。因此,本文将该充电调度问题分成两步进行。第一步,本文充分考虑了电动出租车的剩余电量、时变的运营收益及充电站中的排队情况等因素,提出一种基于阈值的方法,以帮助电动出租车司机选择合适的充电时槽。第二步,本文提出一种基于博弈论的方法,以保证在公平的前提下,派遣电动出租车去合适的充电站,降低电动出租车的行驶时间和排队时间。仿真结果表明,上述算法的联合调度可以大幅度削减电动出租车的充电代价,同时显著提升充电站中充电桩的使用率。
致谢第4-6页
摘要第6-7页
Abstract第7页
第一章 绪论第14-24页
    1.1 研究背景及意义第14-16页
    1.2 国内外研究现状第16-19页
        1.2.1 充电设施的规划布局第16-17页
        1.2.2 电动汽车的充电调度第17-18页
        1.2.3 V2G辅助服务第18-19页
    1.3 本文工作和章节安排第19-23页
        1.3.1 研究动机和重要性第20页
        1.3.2 前人工作的不足第20页
        1.3.3 主要内容安排第20-23页
    1.4 本章小结第23-24页
第二章 电动出租车仿真平台的搭建第24-40页
    2.1 仿真平台中基本对象模型的建立第24-29页
        2.1.1 城市的仿真模型第24-25页
        2.1.2 电动出租车的仿真模型第25-28页
        2.1.3 充电站的仿真模型第28-29页
    2.2 平台数据的更新第29-33页
        2.2.1 系统的更新第29页
        2.2.2 电动出租车的数据更新第29-31页
        2.2.3 充电站的数据更新第31-33页
        2.2.4 电动出租车对排队时间的估计第33页
    2.3 仿真平台的基本性能第33-39页
        2.3.1 电动出租车的运营过程演示第34-36页
        2.3.2 充电站的运营过程演示第36-38页
        2.3.3 燃油汽车的调度需求研究第38-39页
    2.4 本章小结第39-40页
第三章 时间维度上的充电调度问题第40-54页
    3.1 问题的分析及建模第40-43页
        3.1.1 场景描述第40-42页
        3.1.2 充电代价与充电调度问题第42-43页
    3.2 基于逆向递推阈值方法的充电调度问题解决方案第43-45页
    3.3 算法的仿真分析第45-51页
        3.3.1 阈值决策过程的演示第46页
        3.3.2 阈值算法的次优性能第46-48页
        3.3.3 与其它决策方法的比较第48-49页
        3.3.4 时间维度上充电调度的统计分析第49-51页
        3.3.5 算法3.1的特点总结第51页
    3.4 本章小结第51-54页
第四章 空间维度上的充电调度问题第54-72页
    4.1 问题的分析及建模第54-57页
        4.1.1 充电的行驶代价第54-55页
        4.1.2 充电的排队代价第55-56页
        4.1.3 充电的代价函数第56-57页
    4.2 基于博弈论的公平解决方案第57-61页
    4.3 算法的仿真分析第61-65页
        4.3.1 博弈算法的性能第61-64页
        4.3.2 空间维度上的充电调度仿真分析第64-65页
    4.4 时空联合充电调度的仿真分析第65-70页
    4.5 本章小结第70-72页
第五章 总结与展望第72-76页
    5.1 本文工作总结第72-73页
    5.2 研究工作展望第73-76页
参考文献第76-82页
发表文章目录第82页
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