文摘
综合能源供应服务站(IES)是一种新型的交通能源基础设施提供的优点综合功能和集约用地,同时提供更方便和高效的能源供应服务。通过分析加油站的特点,本研究认为前辈们的空间叠加组合各种能源供应服务,提出了一种布局方法从组合优化的角度,和建立一个站优化模型的能源供应。这种方法旨在进一步协调和优化组合各种能源供给站实现全局优化的能源供应服务体系。最后,本研究使用一个假想的情况为例分析来验证该方法的有效性和合理性。布局规划提出了研究具有重要的理论和实践意义如何实现的最优布局。
1。介绍
中国新能源汽车产业近年来发展迅速,由国民清洁交通能源发展政策驱动的。新能源汽车的销量稳步增长,增加了100万多万辆汽车连续两年。然而,它支持基础设施是影响土地使用限制等问题,成本低效率,和穷人的经验,导致相对滞后的发展(1,2]。目前,现有的地理分布国内加油站,充电桩,燃料补给站,和其他基础设施参差不齐,充电太少,除了加油站加油。这已成为一个主要的缺点,限制了交通能源基础设施的发展3,4]。在这种背景下,为了促进交通和能源领域的集成开发,浙江省能源集团公司有限公司率先提出的一个新概念“综合能源供应服务站”(IES)领域的公共基础设施。这个概念集能源供应服务,如加油、气体填充,充电和加氢。该项目有利于节约现有的稀缺的土地资源,实现高效的土地开发和利用,满足日益多元化的汽车燃料需求,为车主提供更多样化,方便,和改善能源供应“一站式”服务。2019年,浙江省政府建立300年代,列出的十大民生的实际问题。浙江省能源集团有限公司负责建设的“全省各地。然而,在实施过程中遇到许多困难由于许可笔记位置等因素,土地征用,和市场竞争,导致建设进展缓慢。中国致力于提高全球竞争力的交通部门通过优化运输能源的结构,促进新能源、清洁能源的应用。以确保顺利实施,建立交通能源服务体系优化布局和密集的元素在即将到来的黄金时期的建筑,它具有十分重要的理论和实践意义的研究的最优布局。
作为一种新的运输方式能源服务领域,没有完整的理论系统定位。然而,有丰富的研究关于定位加油站、充电桩、氢气站等等。早期的研究在加油站的布局定位商业媒体的角度来看,学者提出的代表 - - - - - -值和 - - - - - -核心问题。例如,哈基米研究的位置网络点的目标需求之间的距离之和最小化网络点和需求的数量5,6)和最大距离任何需求点到最近的网络点(7,8]。这两种位置的基础上的问题,一些学者已经进化和扩展以各种方式,提出各种各样的位置方法如动态位置和覆盖问题(9,10]。学者主要阐述了定位过程、原则和概念层面的影响因素。他们还提出了运用层次分析法(AHP)、模糊综合评价方法,或德尔菲法11,12为燃料补给站的位置。学者正式的充电桩的位置作为一个优化问题,建设成本最小化的目标和社会效益最大化。本研究主要是通过建立地理空间,进行多目标和二层规划模型(13- - - - - -15]。氢能源技术的推广和应用,近年来,学者们进行了许多研究在优化氢燃料补给站的位置。基于氢燃料补给站的特点的区别和其他能源供应,一些学者关注流捕获子和耐力位置模型(16,17]。
一般来说,这些定量方法是相对客观的,考虑到位置特征和某些算法的帮助下进行。结果取决于算法的选择是否合适。然而,前辈们的服务特点是有点相似但不完全相同的现有车站由于多种能源供应类型的集成。很难达到最优位置通过使用传统的方法,因为现有的研究大多是基于单一能源供应类型和对应的服务特点。填写这些知识空白,本研究认为前辈们的许多不同类型的能源供应服务空间,分析了前辈们的服务特点,提出布局规划方法基于split-combination优化。这是通过建立一个能源供应优化布局模型,结合和空间优化布局结果的各种类型的能源供应,并确定最优位置的前辈们。这种方法可以实现能源供应服务体系的合理布局,实现最优的全球性的解决方案。
2。布局的分析综合能源供应服务
2.1。分析服务的特点
目前,不存在统一的标准理论作为一种新的模式在中国交通能源服务设施。只有浙江省编制本地标准(规范建设的综合能源服务站- DB 33 / T 2136 - 2018),用于指导设计与施工。根据标准,前辈们的一般布局可以分为三类:能源供应服务,nonenergy供应服务,技术设备领域。能源供应服务区域还可以进一步细分为加油,气体填充,充电,加氢领域的基础上能源供应的类型。nonenergy服务区域可分为站,停车、洗车,和辅助房屋建筑类型的基础上。技术设施设备匹配提供了各种能源供应服务领域的技术设施。设施和设备在每个区域应保持一个合理的防火分隔的距离符合标准要求和保持一定的安全距离建筑(结构)站外,如铁路、架空输电线路,和户外变电站。
图1表明,前辈们实现多种类型的能源供应的最佳组合空间。加油、充电和加氢能源供应服务领域,相对独立的布局。每个能源供应区域操作期间执行其职责。车辆进入IES之后,它可以接收对应的服务只有通过基于方向标识的指定区域。因此,从服务特征的角度,前辈们可以被看作是各种类型的能源供应服务的组合。的过程中使用各种能源供应服务前辈们是一样的其他现有的能源供应。
2.2。位置的分析理论
不符点的定位过程的影响因素,如交通位置和土地使用限制,和其能源供应类型类似于现有的加油站、充电桩等能源供应。一方面,很难获得土地如果新建筑是完全采用。另一方面,与现有能源供应的服务范围重叠站可能导致市场竞争,不利于协调发展。因此,因地制宜的原则,合作协调,并鼓励双赢方案时应遵循定位区域的前辈们。加油站、充电桩和资格的其他基础设施改造和扩张可被转换成一个基于该地区土地供应和分配现有的能源供应。新建IES的能源供应类型应合理配置为避免重叠服务范围站为了最大化之间高效、集约利用土地资源。本研究采用组合优化方法来定位前辈们(18,19)通过分析车站的服务的特征。首先,前辈们分为各种类型的能源供应站建成加油,气体填充,充电时,加氢等等类型的能源供应的基础上。各种替代能源供给站的位置确定基于可用的土地和各种现有的能源供应。第二,建立优化模型,以确定位置的最优位置各种能源供给站。第三,各种能源供给站的布局结果和空间优化相结合,和多种类型的能源供应的地点站重叠重建,相应扩大,或新建一个以能源供应类型。这种方法旨在协调和优化能源供应各种类型的站在该地区。可以构建一个全面、功能强化能源供应服务体系实现全局优化,确定最优位置的各种类型的能源供应,进一步优化服务的组合,合理确定的位置和能源供应类型。
3所示。方法
通过服务的特点和位置分析,本研究建立了能源供应站选择模型基于驱动程序的选择行为。然后,位置建立了优化模型,考虑优化目标和实际容量约束。最后,应用程序的步骤方法提出了前辈们的最佳位置。
3.1。建模站的选择
司机的选择行为对能源供应服务站可以被视为一个中间链接在旅行过程中(20.,21]。司机决定了旅游目的地,开始开车,选择能源供应服务站、接收服务,持续到目的地,并完成旅行,如图2。
在这个过程中,司机总是试图完成最短路径或旅行的旅行时间22- - - - - -24]。因此,当选择一个特定的能源供应加油站,司机将考虑车站的类型的能源供应服务可以提供,车站之间的距离和术语叫做,所需的时间来接收服务。我们提高出行效率减少司机的时间他们花在能源供应服务站,这样他们就可以到达他们的目的地的最短旅行时间。根据上面的分析,选择一个能源供应加油站的效用函数建立了如下: 在哪里的效用函数是汽车交通领域我来j为了选择加油站k接收形能源供应服务。的效用函数是车辆到达加油站吗k从交通区我,它可以测量的旅行时间最短路径。是车辆的效用函数接收服务加油站吗k,可以衡量的时间车辆接收服务。的效用函数是车辆到达交通区j在收到服务加油站k,它可以测量的旅行时间最短路径。的最短旅行时间是车辆到达加油站吗k从交通区域我。是车辆所需的时间来接收服务加油站吗k。车辆的最小旅行时间达到交通区j从加油站k。 , ,和效用函数的影响权重系数吗 , ,和> 0,分别。
基于效用最大化的原则,加油站的选择模式25- - - - - -27可以导出 在哪里的效用函数是汽车交通领域我来j为了选择加油站k接收形能源供应服务。是一组交通区。是一组形能源供应服务站,包括现有的和替代。的模型参数可以用来校准我们的效用函数。
3.2。建模的最优布局
优化能源服务站的布局的目标是最小化车辆旅行所需的总时间和接收能源服务,包括流程到达车站时,接收能源服务,离开车站。建立的模型可以如下: 在哪里是汽车旅行所需的总时间和接收形能源供应服务。的数量是z类型车辆交通区我来j,可以确定通过叫做(OD)调查。
在前辈们的实际位置的分析过程,车站建设最大容量限制由于交通位置和土地利用等因素的限制。此外,车站建设容量至少必须有足够的车辆到达实现合理的利益当站投入运营。因此,容量限制的影响分解前辈们到车站时还应该考虑不同的能源供应类型如加油、充电,加氢。即布局优化模型应该满足以下约束条件: 在哪里和最小和最大的能力吗k类型能量加油站k他们决定基于前辈们的最小和最大容量限制,分别。目前,缺乏统一的标准和规范的规划和设计理论在中国和车站建成投产稀缺。因此,建议最小和最大容量限制调查和根据实际情况确定。
布局优化模型建立在这项研究是一种mixed-0-1-integer编程问题。最优解可以通过优化方法如分支定界法和割平面方法。然而,可能的布局组合会增加指数对大规模布局问题时选择的数量,限制,或决策变量增加。因此,一个令人满意的解决方案只能寻求通过启发式算法(28- - - - - -30.]。遗传算法是用来解决该模型可以解决mixed-0-1-integer编程能力限制的问题(31日- - - - - -33]。流程如下:步骤1:编码变量。本研究采用0 - 1编码方法,替代站的数量(N)被认为是染色体的长度。站不是选择0表示,1表明它被选中。步骤2:随机生成初始种群。步骤3:构建适应度函数。本研究旨在最小化总加权时间,因此分配 。 代表的健身我th个人, 代表充分大的恒定值,的目标函数值吗我th个人。步骤4:约束处理。本研究从组,随机选择两个个体决定个人是一个可行的解决方案,,如果是这样的话,计算健身价值。否则,约束的程度超过计算和比较在规则如下:(1)当比较可行的解决方案,它为高价值更有可能进入下一代。(2)当可行解决方案不可行的解决方案相比,它更有可能为前进入下一代。(3)当不可行的解决方案相比,它更有可能的解决方案与低程度的超过了限制进入下一代。(4)程度最高的解决方案可以取代程度最低的下一代。第五步:遗传操作。(1)Selection-rank健身在所有个体,从最高到最低等级不可行的解决方案基础上从低到高的程度超过了限制,然后选择下一代基于轮盘赌法。(2)Crossover-set交叉概率和执行单点交叉操作来创建一个新的个体。(3)Mutation-according变异概率,随机选择一个染色体和染色体变异的位置。第六步:停止标准。本研究设计两个标准:(1)定义计算器G,当min (TG< min ()TG+ 1)、min (TG+ 1)= min (TG),G=G+ 1,回归计算。否则,算法结束。(2)定义的最小数量的迭代X,当后代的数量超过了年代,算法结束。
3.3。布局优化的过程
最优站建立选择模型在研究中考虑到容量限制。各种能源供应的最优布局站在该地区是由解决车辆的最低时间旅行和接收能源供应服务。在此基础上,结合优化方法用于确定的布局。提出的具体步骤确定的最优布局,下面所列,如图3。步骤1:将类型的能源供应。根据车辆的类型等因素和新能源发展法规,该理论可以分为各种能源供给站加油等气体填充,充电和加氢。步骤2:把交通区和收集基本数据。划分交通区根据区域地理环境、地形特征,行政区划,和其他因素。获得各种类型的能源供应站的位置和替代站通过实地调查。进行OD调查来确定 , ,的数量z类型车辆交通区我来j,车辆所需的时间接受在服务站的服务k。步骤3:校准模型参数。确定以下参照实际操作或计划CES:最短旅行时间 基于道路网现状和能源供应站的位置;模型参数如 , , ,和通过司机行为的调查;和最小和最大能源供应服务的能力。步骤4:应用模型和获得车站布局的结果。基本数据和参数输入到模型得到最优布局结果的各种能源供给站。随后,空间组合和优化布局结果和设置各种能源供应的重叠位置站在CES上,确保车站有一个相应的能源供应类型。
4所示。结果与讨论
本研究使用一个假想的情况例如分析因为规划和建设的理论在中国仍处于起步阶段,有有限的参考材料。在这项研究中,我们假设现有的能源供应。首先,场景考虑现有的车站功能的集成,其次,考虑添加新的车站功能。根据不同功能的考虑位于站,六个区域被选中。
在图4,1#,2#6、…#表示该研究区域的交通区域。有三种类型的汽车能源供应服务:加油、充电、加氢。A、C和E是现有的加油站,和的值z是1。D和F是现有的充电站,的价值z是2。B是现有的加氢站,和的值z是3。B、E和F有潜力成为改善和扩大成一个理论。
假定最低交通旅行时间从每个区每个车站和交通区之间的各种车辆的OD数据列在表中1和2,分别。
模型参数可以从调查中获得的驾驶行为和意图。每个模型参数的值如表所示3。
假设平均加油的时候,气体,充电时,在每个车站和氢燃料补给服务5,10,30日和30分钟。站的过程中选择,经济效益和土地使用限制等因素。每个选择的假定容量限制站如表所示4。
用上述基本数据和参数到模型建立在这项研究中,各种类型的IES得到,如图5。
最优布局的结果,最后得到基于组合优化的空间。站B、E和F将重建为综合能源供应服务站,站B扩大成一个以加油,充电,加氢功能。站E是扩展到一个以加油和加氢功能。站F是扩展到一个以充电和氢,如图6。
它可以看到从图中的例子6遗传算法方法建立在这项研究中产生一个最优的布局结果的各种能源供给站。随后,和能源供应的布局类型配置决心通过进一步组合和优化。最后,全球能源供应服务系统的最优解在该地区。虽然取得全局最优解车站布局,需要更多的调整在如何应用在更复杂的情况。
5。结论
提出了一种方法结合和空间优化布局的年代IES服务特征的分析。这个模型被设计来确定最优位置各种能源供应,减少旅行时间和接收服务,同时建立一个优化模型对能源供给站。方法作为前辈们的并行组合不同的能源供应类型在空间和优化能源供给站生产理想的全球性的解决方案。
交通的实现中国的新战略,建设的前辈们将迎来一个黄金时期。提出的方法在本研究中已充分考虑等因素之间的相互影响各种能源供给站和土地使用的限制能力。这个解决方案可以提供技术支持,优化布局的建设和促进集约交通能源服务系统。
在这项研究中,从改造和扩大能源供应的角度服务站,IES有点有限的规模和布局的设备规划方案相比,新综合能源供应服务站,以及影响因素被认为是在规划过程更加复杂。虽然取得了一些成绩在浙江省信用建设、规模和实际建立的站点数量很小,导致研究过程中简单的数据源。尽管本研究提出的解决方案是非常实用,下面的挑战应该进一步研究在实际应用过程中:(1)目前,国内运输能源供应服务主要包括加油、充电,但是汽车加油的市场逐渐萎缩。此外,氢动力汽车在中国还没有普及,和车辆加氢技术需要进一步的研究和发展。因此,应用方法优化的位置时,必须考虑当地的能源发展战略规划,合理确定类型的能源供应服务,并适当储备新能源服务地区合格的电台。(2)前辈们的建设在中国仍处于起步阶段。车站建成投产稀缺和操作站数据缺乏一个参考依据,导致困难决定的最大和最小容量限制。浙江是国内领先的规划和建设的和基于规模站分为四类:旗舰,标准,基本,保证站。这些分类设计标准可以被认为是在确定车站的能力的限制。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
这项工作是支持的科学研究基金会高级人才的南京林业大学(没有。163106041),一般项目的哲学和社会科学基金会中国江苏高等教育机构(2020 sja0125),和一般的自然科学基金项目中国江苏高等教育机构(20 kjb580013)。