本发明专利技术提供一种电动汽车换电站部署和电池请求分配的方法和系统，涉及换电站选址技术领域。本发明专利技术获取换电网络的数据，其中换电网络的数据包括换电站数据、换电请求数据和长途补贴数据；基于换电网络的数据，以最小化总社会成本为目标构建换电站部署和电池请求分配优化模型，其中，总社会成本为换电站的部署成本、电动汽车行驶成本、长途补贴成本三者之和；求解换电站部署和电池请求分配优化模型，得到优化部署的换电站的数量、换电站的部署位置和分配给换电站m的换电请求N<subgt;m</subgt;。本发明专利技术在构建换电站部署和电池请求分配优化模型时，考虑了部署成本、行驶成本和长途补贴成本，能有效降低换电总社会成本，同时改善用户体验、提供友好的换电服务。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及换电站选址，具体涉及一种电动汽车换电站部署和电池请求分配的方法和系统。
技术介绍
1、电动汽车的推广引起了广泛的关注，且被视为能源危机和环境污染的最有希望的解决方案。目前，电动汽车产业正在快速发展，并在过去几年在许多国家中流行起来，且将在未来几十年占据重要的市场份额。
2、电动汽车的普及导致了当前交通系统对电量供应的强烈请求。然而，仅利用传统的电池充电设施很难及时和充分地满足能源请求。长时间的电池充电时间(通常超过1小时)和可用充电站数量的限制将导致较差的用户体验且无法缓解用户的续航焦虑。因此，建设换电站(bss)已成为克服上述缺点的新范式——使用一块已充满电的电池替换电量耗尽的电池，且该过程仅需几分钟。目前关于换电站部署和电池请求分配的研究已有一些相关研究。如将充电与电池更换网络的总日常运营成本最小化，综合考虑电池购买和充电决策，或者基于换电站位置、大小以及客户换点请求来最大化利润等方法。
3、然而，现有的换电站部署和电池请求分配的研究未对换电站选址建设和带长距离补贴的用户换电请求分配的联合考虑，导致换电总社会成本高。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种电动汽车换电站部署和电池请求分配的方法和系统，解决了现有的换电站部署和电池请求分配的方法导致换电总社会成本高的技术问题。
3、(二)技术方案
4、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
<
p>5、第一方面，本专利技术提供一种电动汽车换电站部署和电池请求分配的方法，包括：6、s1、获取换电网络的数据，其中换电网络的数据包括换电站数据、换电请求数据和长途补贴数据；
7、s2、基于换电网络的数据，以最小化总社会成本为目标构建换电站部署和电池请求分配优化模型，其中，总社会成本为换电站的部署成本、电动汽车行驶成本、长途补贴成本三者之和；
8、s3、求解换电站部署和电池请求分配优化模型，得到优化部署的换电站的数量、换电站的部署位置和分配给换电站m的换电请求nm。
9、优选的，所述换电站部署和电池请求分配优化模型包括目标函数和约束条件，其表达式如下：
10、
11、
12、
13、
14、其中，
15、
16、式中，ctolal表示对于部署的所有换电站的集合m的总社会成本；表示部署的换电站m的总社会成本；n表示换电请求的集合；nm由换电站m服务的换电请求集合，nm′由换电站m′服务的换电请求集合，m,m′在所有换电站的集合m中,m≠m′；lm表示换电站的最大服务半径rmax和换电站m存储的最大电池数目；
17、表示发出请求n的车主行驶至换电站m的行驶成本；pn表示发出换电请求n的车主每公里行驶成本；dmn表示换电站m与换电请求n的距离；
18、表示请求n行驶至换电站m的行驶补贴；表示电动汽车驾驶员对驶往远离的电池交换站的最大容忍距离；w表示每多行驶一公里的补贴成本；
19、fm表示部署换电站m的总经济成本；表示建设成本；表示土地成本；g表示建筑位置坐标；
20、目标函数的优化变量是m、nm和g；约束条件(6a)和(6b)确保所有电动汽车的换电请求得到满足并且每个换电请求只能由一个换电站服务，约束条件(6c)表示一个换电站所能服务的换电请求数量应小于其最大电池容量lm。
21、优选的，所述s3具体包括：
22、s301、通过邻居生成算法将换电站的候选部署位置的搜索空间从无限减小为有限，得到换电站部署的候选位置集合；
23、s302、根据换电站部署的候选位置集合，引入两个决策变量am和bmn将换电站部署和电池请求分配优化模型进行等价转换，得到联合优化模型；
24、s303、通过贪心算法求解联合优化模型，得到优化部署的换电站的数量、换电站的部署位置和分配给换电站m的换电请求nm。
25、优选的，所述s301包括：
26、初始化候选位置集合mc为空集；
27、对于每个电池交换请求，找到在最大覆盖范围内的所有邻居，以创建请求束；对于每个请求束，调用mindisk算法找到以坐标gm为圆心、半径r的中心为m的最小包围圆；其中，所述请求束是指是由同一个换电站服务的换电请求的集合；
28、得到每个请求束的最小包围圆的中心作为候选位置集合mc。
29、优选的，所述联合换电站部署和电池请求分配优化模型包括：
30、
31、
32、
33、
34、
35、其中，am∈{0,1}，表示是否在位置m部署换电站；bmn∈{0,1}，表示是否将换电请求n分配给换电站m；mc表示候选位置集合。
36、优选的，所述s303包括：
37、初始化部署位置集合m为空集，am＝0，bmn＝0；
38、获取产生候选位置集合mc；
39、对于候选位置集合mc中的每个候选位置m，用贪心思想找到平均部署开销最小的位置，用公式表达为
40、
41、
42、重复基于贪心公式找寻最后部署的位置集合m，直到所有换电请求都能满足为止，得到优化部署的换电站的数量、换电站的部署位置和分配给换电站m的换电请求nm。
43、优选的，所述s303包括：
44、对于已经部署的换电站集合m0，对集合中的每个换电站m,判断与之最近的换电请求n的距离dmn是否超过最大覆盖范围rmax的1.5倍，若超过，则跳过此换电站；若未超过，就找到换电站m覆盖范围内所有换电请求数量nm；
45、用贪心的策略找到平均开销最小的换电站，得到实际提供换电服务的换电站集合mexist和已经服务的换电请求n′，计算公式如下：m←arg
46、
47、对于所有还未服务的换电请求n\n′，所有候选换电站mc\m，比较每个候选位置m，用贪心思想找到平均部署开销最小的位置，用公式表达为重复基于贪心公式找寻最后又部署的位置集合m，直到所有换电请求都能满足为止；得到优化部署的换电站的数量、换电站的部署位置和分配给换电站m的换电请求nm。
48、第三方面，本专利技术提供一种电动汽车换电站部署和电池请求分配的系统，包括：
49、数据获取模块，用于获取换电网络的数据，其中换电网络的数据包括换电站数据、换电请求数据和长途补贴数据；
50、模型构建模块，用于基于换电网络的数据，以最小化总社会成本为目标构建换电站部署和电池请求分配优化模型，其中，总社会成本为换电站的部署成本、电动汽车行驶成本、长途补贴成本三者之和；
51、求解模块，用于求解换电站部署和电池请求分配优化模型，得到优化部署的换电站的数量、换电站的部署位置和分配给换电站m本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种电动汽车换电站部署和电池请求分配的方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的电动汽车换电站部署和电池请求分配的方法，其特征在于，所述换电站部署和电池请求分配优化模型包括目标函数和约束条件，其表达式如下：
3.如权利要求2所述的电动汽车换电站部署和电池请求分配的方法，其特征在于，所述S3具体包括：
4.如权利要求3所述的电动汽车换电站部署和电池请求分配的方法，其特征在于，所述S301包括：
5.如权利要求3所述的电动汽车换电站部署和电池请求分配的方法，其特征在于，所述联合换电站部署和电池请求分配优化模型包括：
6.如权利要求5所述的电动汽车换电站部署和电池请求分配的方法，其特征在于，所述S303包括：
7.如权利要求5所述的电动汽车换电站部署和电池请求分配的方法，其特征在于，所述S303包括：
8.一种电动汽车换电站部署和电池请求分配的系统，其特征在于，包括：
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储用于电动汽车换电站部署和电池请求分配的的计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行如权利要求1～7任一所述的电动汽车换电站部署和电池请求分配的方法。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器，存储器，以及一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述程序包括用于执行如权利要求1～7任一所述的电动汽车换电站部署和电池请求分配的方法。
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【技术特征摘要】
1.一种电动汽车换电站部署和电池请求分配的方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的电动汽车换电站部署和电池请求分配的方法，其特征在于，所述换电站部署和电池请求分配优化模型包括目标函数和约束条件，其表达式如下：
3.如权利要求2所述的电动汽车换电站部署和电池请求分配的方法，其特征在于，所述s3具体包括：
4.如权利要求3所述的电动汽车换电站部署和电池请求分配的方法，其特征在于，所述s301包括：
5.如权利要求3所述的电动汽车换电站部署和电池请求分配的方法，其特征在于，所述联合换电站部署和电池请求分配优化模型包括：
6.如权利要求5所述的电动汽车换电站部署和电池请求分配的方法，其特征在于，所述s303...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴韬，宣齐天，刘春生，常超，王怀习，马春来，沈哲贤，王红军，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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