城市电动汽车充电站布局规划研究.doc

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1、 学士学位论文城市电动汽车充电站布局规划研究RASEARCH ON THE LAYOUT PLANING OF ELECTRIC VEHICEL CHARGING STATION IN THE CITY李宁佳木斯大学2014年6月 国内图书分类号：U491.1 学校代码：10222国际图书分类号：629 密级：公开 工学学士学位论文城市电动汽车充电站布局规划研究学生：李宁导 师：马丽丽申请学位：工学学士学科：交通运输所 在 单 位：机械工程学院答 辩 日 期：2014年6月授予学位单位：佳木斯大学Classified Index: U491.1U.D.C: 629Dissertation fo

2、r the Bachelor Degree in EngineeringRASEARCH ON THE LAYOUT PLANING OF ELECTRIC VEHICEL CHARGING STATION IN THE CITYBachelor：Li NingSupervisor：MA LiLiAcademic Degree Applied for：Bachelor of EngineeringSpeciality：Transportation EngineerAffiliation：School of Mechanical EngineeringDate of Defence：June,

3、2014Degree-Conferring-Institution：Jiamusi University摘 要电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的汽车。一般情况下，电动汽车采用高效率充电电池或燃料电池为动力源。电动汽车充电量的总体需求是影响充电站布局的关键因素。只有充电量达到一定规模之后，充电站才可能实现经济地大规模布点。电动汽车充电量与电动汽车保有量及车辆的日均行驶里程、单位里程能耗水平等密切相关。电动汽车充电站是电动汽车发展所必须的基础设施。布局合理的电动汽车充电站规划对电动汽车的普及发展将起到不可替代的作用。电动汽车充电站是发展电动汽车所必须

4、的重要配套基础设施， 所以电动汽车充电站布局规划需要严谨的方法与步骤，本文主要收集近几年汽车新增数量，预测电动汽车进入市场后的保有量。综合分析了影响电动汽车充电站规划的若干因素，进行了电动汽车保有量的预测，根据电动汽车充电特性和出行特征，构建电动汽车充电功率需求模型，从而得出规划区充电站的容量需求，构建Petri网电动汽车充电需求量预测模型。以20量电动汽车做充电需求仿真分析，通过预测电动汽车的保有量预测电动汽车充电需求量。利用国内选址相关理论，解析法、专家选择法、综合评价法建立了电动汽车充电站规划的最大收益模型。关键词：电动汽车；保有量预测；充电需求量；布局规划AbstractElectri

5、c vehicle charging station is the infrastructure necessary for the development of electric vehicles. In general, the high efficiency electric vehicle charging batteries or fuel cells as a power source. Electric vehicle charging is the key factor to affectthe charging station layout the overalldemand

6、. Only charging station can achieve economic mass distribution after the charging capacity reaches a certain size. And electric cars and vehicles daily mileage, mileage unit energy consumption level is closely related to electric vehicle charging.Electric vehicle charging station is the infrastructu

7、re necessary for the development of electric vehicles. Station planning for the popularization of the electric vehicle development will play an irreplaceable role in rational layout of the charging electric automobile. Electric vehicle charging station is important to the development of electric veh

8、icles and supporting infrastructure, so the electric vehicle charging station need rigorous layout planning methods and steps, the main collection in recent years the number of new car retains the quantity, prediction of electric vehicles to after the enter the market.Comprehensive analysis of the i

9、nfluence of some factors of electric vehicle charging station planning, the electric vehicle ownership forecast, according to the electric vehicle charging characteristics and trip characteristics, construction of demand model electric vehicle charging, the charging station capacity demand planning

10、area, construction of Petri network for electric vehicle charging demand prediction model. With 20 electric vehicle charging demand to do simulation analysis, electric vehicle charging demand forecasting through the forecast of electric vehicle. The use of domestic location theory, the analytical me

11、thod, expert selection method, comprehensive evaluation method to establish a electric vehicle charging station planning maximum profit model.Keywords：electric vehicle， forecast，analysis of charging demand，layout planning目 录摘 要IABSTRACTII第1章 绪 论11.1 课题背景及研究目的和意义11.2 电动汽车的国内外发展概况11.2.1国外发展现状11.2.2国内发

12、展现状31.3本文的主要研究内容5第2章 电动汽车保有量预测分析72.1 电动汽车和充电站简介72.1.1 电动汽车72.1.2 电动汽车充电站72.2 趋势外推法82.3 灰色预测法82.4 回归分析法92.5汽车保有量中长期预测特征112.6汽车保有量预测精度检验指标112.7本章小结11第3章 电动汽车充电需求预测133.1 电动汽车充电模式比较133.1.1常规充电133.1.2快速充电133.1.3机械充电143.2 基于Petri网的汽车充电需求预测143.2.1预测模型的建立143.2.2预测模型的Petri网分析163.3模型应用的一般步骤173.4车辆充电需求测算方法概述18

13、3.4.1 测算前提假设183.4.2 充电站容量需求数学理论183.4.3充电站容量需求影响因素193.4.4充电站功率需求仿真分析203.5本章小结21第4章 电动汽车充电站选址概述224.1电动汽车充电站布局规划的基本原则224.1.1科学性的原则224.1.2车站一体的原则224.1.3短期与长期相统一的原则224.1.4局部与整体相协调的原则224.2 选址相关理论224.2.1 解析法224.2.2 专家选择法234.2.3 综合评价法234.2.4 韦伯区位论234.3 公共充电站建站规模规划244.3.1 标准充电站规模的确定244.3.2 数学模型的结构与基本特征254.3.

14、3 选址场所及其他环境条件254.4电动汽车充电站选址规划研究254.4.1 基本思想及原理254.4.2 充电站年运行收入264.4.3新建站投资及运营费用274.4.4 线路投资费用274.4.5 辅道建设费用274.4.6网损费用274.5 充电站区位选择284.5.1 中心地理论确定服务范围284.5.2 区位论294.6本章小结30结 论31参考文献32附 录34致 谢43第1章 绪 论1.1 课题背景及研究目的和意义目前中国的充电站网络的建设规划主要以市场示范为主，缺乏一套普遍的充电站布局规划理论和成熟的借鉴模式，这主要是因为在电动汽车产业的发展和充电站网络的建设规划过程中存在着大

15、量的不确定因素，使得传统的建模优化方法难以给出不同阶段的合理建设规划方案，所以本文提出了一种基于线性回归分析规划建模方法。电动汽车充电量的总体需求是影响充电站布局的关键因素。只有充电量达到一定规模之后，充电站才可能实现经济地大规模布点。电动汽车充电量与电动汽车保有量及车辆的日均行驶里程、单位里程能耗水平等相关。建设电动汽车充电站是电动汽车产业推广的前提和基石，在拓展电力市场需求的同时，完善高效的能源供给网络是电动汽车广泛应用的必要条件之一。电动汽车的充电系统是发展电动汽车的重要基础支撑系统，也是电动汽车商业化、产业化过程中的重要环节。充电站的建设需要根据电动汽车的充电需求，结合电动汽车充电模式

16、进行相应的规划和设计。1.2 电动汽车的国内外发展概况目前我国电动汽车尚处于研发阶段， 还没有形成生产规模， 相对于日本、美国等发达国家还存在一定差距。因此我国应该尽快采取相应的措施，加快电动汽车的研究试验工作，促进我国电动汽车市场的形成，并出台鼓励电动汽车使用的政策，促进我国电动汽车研制、生产、使用同步发展，达到保护环境、节约资源，提高我国综合竞争力的目标。1.2.1国外发展现状 (1)日本电动汽车的发展现状从目前世界范围内的整个形势来看， 日本是电动汽车技术发展速度最快的少数几个国家之一，特别是在发展混合动力汽车方面，日本居世界领先地位。目前，世界上能够批量产销混合动力汽车的企业， 只有日

17、本的丰田和本田两家汽车公司。1997年12月， 丰田汽车公司首先在日本市场上推出了世界上第一款批量生产的混合动力轿车PRIUS。该轿车于2000 年7 月开始出口北美， 同年9月开始出口欧洲， 现在已经在全世界20多个国家上市销售。目前推出的产品已是经多次改进后的第二代产品，生产工艺更为成熟。当前， 世界各国电动车的研发方兴未艾。日本电动车的发展更是一如既往， 而且比以前更受重视， 发展的速度也进一步加快。据报道， 日本为燃料电池汽车设定的目标是在2010年之前在日本国内普及5万辆。2011年，日本都希望通过制订明确的电动汽车充电站建设计划，帮助电动汽车在本国早日实现商业化。日本政府表示，为普

18、及电动汽车，政府将在三年内建千余座充电站。其中，日本东京电力公司将带头参与有关的基础建设，明年东京将率先建成200多个充电站，三年后，日本电动汽车充电站数量增加到1000个以上。图1-1给出了日本一个 50kW快速充电机实例1。 图1-1 日本某地50KW快速充电机(2)美国电动汽车的发展现状美国汽车公司在电动汽车产业化方面和日本相比有一定差距，三大汽车公司只是小批量生产、销售过纯电动汽车，而混合动力和燃料电池电动汽车目前还未能实现产业化，日本的混合动力电动汽车在美国市场上占据了主导地位。美国能源部与三大汽车公司于1993年签订了混合动力电动汽车开发合同，其中通用汽车公司投入1.48亿美元，福

19、特汽车公司投入1. 38 亿美元，克莱斯勒汽车公司投入8480万美元，进行为期5年的研发工作，并于1998年在北美国际汽车展上展出了样车。在此基础上，现已推出3款混合动力概念车:通用、福特、戴姆勒克莱斯勒DodgeESX3。2004年12月14日，通用汽车公司与戴姆勒克莱斯勒汽车公司对外宣布双方将在开发混合动力电动汽车的技术领域携手，共同推进此项技术的发展2。美国旧金山市的电动汽车充电站也投入使用。市长纽瑟姆重申了旧金山要成为美国电动汽车首都的目标。纽瑟姆强调，“网络化的基础设施至关重要”。据报道，旧金山启用的充电站隶属于Charge Point网，是美国城市电动汽车使用可行性两年示范项目的一

20、部分。Charge Point网充电站所采用的技术系统可追踪统计每辆电动车省下的汽油量、避免的温室气体排量，并能发短信给司机手机，提醒车何时需要充电以及充电是否完成。此外，芝加哥等城市也已经有充电站建成。如图1-2为美国某个路边的快速充电桩。图1-2 美国某城市街道旁快速充电桩(3)巴黎电动汽车的发展现状从全球范围来看，巴黎是最早将清洁能源汽车引入公交系统的城市，在巴黎市区有大量纯电动公交车参与公共交通运营，纯电动车也正在日益走进巴黎人们的生活之中。2012年，巴黎市政府拟出了一张“充电站分布图”，市民可以轻松地根据该图找到最近的充电站。从图1-3上看，充电站的排列相当密集，跟巴黎著名的地铁网

21、络有得一拼，并且广泛地分布于城区和郊区。图1-3 巴黎电动汽车充电桩布局图1.2.2国内发展现状 我国电动汽车的研发与国外基本处于同一起跑线，技术水平及产业化的差距较小。十五期间，国家从维护我国能源安全、改善大气环境、提高汽车工业竞争力，实现我国工业的跨越式发展的战略高度考虑，设立电动汽车重大科技专项。通过组织企业、高等院校和科研院所等方面力量进行联合攻关。2001年起，国家在电动车领域的投资将达到100亿元人民币，863计划中涉及这一领域的投资达8.8亿元人民币。目前，我国侧重混合电动汽车的研发。混合动力电动车按照能量合成形式主要分为串联式、并联式和混合式3种。目前我国各大汽车集团都在进行混

22、合动力电动汽车研发，多数以混合动力电动客车为主，这种研发方向符合我国国情，有利于我国电动汽车的研究发展。(1)江淮作为新能源车销量第一的龙头企业，江淮汽车紧抓新能源汽车的发展，在新能源用车领域成果突出。截止到2012年底，江淮汽车生产的iEV电动车共销售4785辆，仅2012年爱意为共销售新车2485辆，占据了20.56%的市场份额，私人领域纯电动汽车推广量全国第一。江淮乘用车营销总经理严刚表示：“江淮集团十二五着力打造电传动系统，对于新能源汽车，公司的目标形成10万辆的产能。”显然江淮汽车在新能源领域发展已经走在国内自主品牌的前列，不仅在广州车展就交付了1000台第四代纯电动轿车，据江淮内部

23、人士透露，爱意为第四代将在2013年至2014年重点推广，销售目标为5000辆。图1-4 国产江淮纯电动汽车(2)东风电动汽车东风汽车公司2006年就推出了电动汽车样车,最近该公司与湖北省高校联合，共同组建了东风电动车辆股份有限公司,专门开发生产电动汽车。东风电动车辆股份有限公司承担国家863项目，目前已经研制出4辆电动客车，在武汉市509路和510路公交车投入使用。根据中国汽车工业发展规划,我国电动汽车产业的发展目标是:到2020年，电动汽车保有量占汽车保有量的5% -10%，年生产销售电动汽车150万辆以上；到2030年,电动汽车保有量占汽车保有量50%以上,年生产销售电动汽车1000-1

24、950辆。2012年12月14日，国家发改委新修订的产业结构调整指导目录，在原有鼓励建设燃气汽车加气站工程的基础上，首次提出鼓励建设新能源汽车充电站工程，为电动汽车产业化提供了现实依据。在2008 年8月初“首届绿色能源汽车发展高峰论坛”上，科技部计划通过连续3年，在国内10个以上有条件的大城市，进行千辆新能源汽车的试验，开展千辆级混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车以及能源供应基础设施的大规模示范。2007 年6月，国家电网公司在国家电网公司“十一五”节能减排综合性工作方案中就规划在北京、上海等试点省市开展公交车、出租车、工程抢险车、垃圾清运车等电动化改造、试点运营和建设充电站等工作。预计

25、到“十一五”末，国家电网公司经营区域内电动公交车运行将达到420条线路、4200辆车，电动出租车达到535辆。国家电网筹建的首批“示范”电动汽车充电站，服务对象不仅仅是纯电动公交车，还包括未来商业化前景更大的纯电动轿车。一旦国家电网公司正式启动电动汽车充电站全国网络的建设，势必会极大地推动我国电动汽车行业的发展。目前，我国有不少城市和地区已经开始电动汽车充电站建设，但还没有形成一套成熟的布局规划体系，更没有形成充电站的规模建设3。1.3本文的主要研究内容 本文的主要工作是对电动汽车充电站网络的建设进行布局优化。具体的工作有以下几个方面：城市电动汽车保有量预测，综合运用市场调查法、趋势外推法、灰

26、色预测法、回归分析法收集近几年电动汽车销售数据，进行数理统计、分析，构建汽车市场需求预测Petri网模型，通过模型计算出2020年宁波地区的电动汽车保有量。得到的数据进行整理，保存。介绍电动汽车的基本理论知识，进一步研究电动汽车的充电需求量预测方法。以收集20量纯电动汽车充电需求两相关数据，建立充电容量需求模型，分析电动汽车容量的影响因素，在模型中，排除影响充电需求量的非线性因素，利用专家预测法估计非线性因素影响系数。通过模型计算出2020年宁波地区的电动汽车充电需求量，将充电需求量的数据进行线性分析、充电站功率的仿真分析。运用本文介绍所有理论知识、构建的仿真模型，收集的近几年数据进行充电站布

27、局规划选址费用分析。通过重心法、中心地理论、中心区位论等相关理论，研究电动汽车布局规划研究。规划最佳选址，确定电动汽车充电站最佳服务范围，进一步运用计量法重新验证模型是否正确。第2章 电动汽车保有量预测分析2.1 电动汽车和充电站简介2.1.1 电动汽车电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。电动汽车的优点是：它本身不排放污染大气的有害气体，即使按所耗电量换算为发电厂的排放，除硫和微粒外，其它污染物也显著减少，由于电厂大多建于远离人口密集的城市，对人类伤害较少，而且电厂是固定不动的，集中的排放，清除各种有害排放物较容易，也已有了相关技术。由于电力

28、可以从多种一次能源获得，如煤、核能、水力等，解除人们对石油资源日见枯竭的担心。电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电，使发电设备日夜都能充分利用，大大提高其经济效益。有关研究表明，同样的原油经过粗炼，送至电厂发电，经充入电池，再由电池驱动汽车，其能量利用效率比经过精炼变为汽油，再经汽油机驱动汽车高，因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量，正是这些优点，使电动汽车的研究和应用成为汽车工业的一个“热点”。2.1.2 电动汽车充电站 电动汽车充电站是指为电动汽车充电的站点，与现在的加油站相似。随着低碳经济成为我国经济发展的主旋律，电动汽车作为新能源战略和智能电网的重要组成部分，以及国务院

29、确定的战略性新兴产业之一，必将成为今后中国汽车工业和能源产业发展的重点。然而，电动汽车产业是一项系统工程，电动汽车充电站则是主要环节之一，必须与电动汽车其他领域实现共同协调发展。现在能较好的解决快速充电问题的方案是换电站利用给汽车更换电池的方法代替漫长的充电过程。一辆汽车需要配备两块电池，当一块电池用完后自动切换到另一块，此时可到换电站将用完的电池换下装上满电的电池。而换下的电池由电站统一充电和维护，前提是充电站要有相当数量的备用电池。这个方法优点是快速，用户换完电池就可以上路，比加油都快。用这种方法再加上停车场充电桩等辅助手段，相信电动汽车的普及就近在眼前4。2.2 趋势外推法 亦称“趋势分

30、析法”、“趋势外插法”。这是一种运用逻辑思维进行推理达到预测目的的重要方法。这个方法以预测的连续原理作为基本依据根据事物发展具有规律性的特点认为人们只要能够正确地把握事物的历史和现在的发展情况，就可以循着这个线索推测它的未来发展趋势。是一种探索型的预测法。广义地说，任何一种预测方法都是趋势外推法，但这里通常是指时间序列预测技术中以时间作变化的几种预测方法。趋势外推法的一个重要假设前提是：预测对象的发展变化具有稳定性和渐进性。否则，历史时期发展规律就不能够外推到预测期，当然稳定性和非突变性是所有预测方法的必然要求，因为在突变情况下，所有预测结果部是失败的。以时单位和变元的趋势外推法，不能像因果关

31、系方法那样可以根据情况对预测期内原因变量的变化作出估计和修正，时间变量一经排序、便总是等因增大的趋势。其步骤为：(1)选取预测有关参数；(2)搜集所需要的有关数据资料；(3)做好预测前的准备； (4)将数据资料设计为增长曲线；(5)以趋势外推的方式对事物的发展进行预测研究；(6)检验预测结果，并对其进行科学论证；(7)分析研究预测结果实际应用于制定规划与决策的可行性。其方法的应用的形式有：(1)简单外推法。以预测对象的有关历史数据为根据，通过直觉来分析预测事物发展趋势；(2)相关外推法。根据事物发展是在各种因素制约中实现的这一特点，弄清与事物发展直接和间接相关的有利和不利因素，然后扬利去弊以确

32、保事物按照人们预测的趋势发展；(3)增长曲线法，是基于某些特定的预测对象在发展中可能出现极限而设计的一种模型。这是一种优选的预测方法它将预测对象按其发展的时间顺序排列成许多点，形成一条曲线从中可以表现出事物发展力最佳状态。趋势外推法在技术预测和市场预测中得到广泛的应用。2.3 灰色预测法 灰色预测是就灰色系统所做的预测。所谓灰色系统是介于白色系统和黑箱系统之间的过渡系统，其具体的含义是：如果某一系统的全部信息已知为白色系统，全部信息未知为黑箱系统，部分信息已知，部分信息未知，那么这一系统就是灰色系统。一般地说，社会系统、经济系统、生态系统都是灰色系统。例如物价系统，导致物价上涨的因素很多，但已

33、知的却不多，因此对物价这一灰色系统的预测可以用灰色预测方法。灰色系统理论认为对既含有已知信息又含有未知或非确定信息的系统进行预测，就是对在一定方位内变化的、与时间有关的灰色过程的预测。尽管过程中所显示的现象是随机的、杂乱无章的，但毕竟是有序的、有界的，因此这一数据集合具备潜在的规律，灰色预测就是利用这种规律建立灰色模型对灰色系统进行预测。灰色预测通过鉴别系统因素之间发展趋势的相异程度，即进行关联分析，并对原始数据进行生成处理来寻找系统变动的规律，生成有较强规律性的数据序列，然后建立相应的微分方程模型，从而预测事物未来发展趋势的状况。其用等时距观测到的反应预测对象特征的一系列数量值构造灰色预测模

34、型，预测未来某一时刻的特征量，或达到某一特征量的时间。 灰色预测的类型有：(1)数列预测(2)灾变预测(3)系统预测(4)拓扑预测将原始数据作曲线，在曲线上按定值寻找该定值发生的所有时点，并以该定值为框架构成时点数列，然后建立模型预测未来该定值所发生的时点 5。2.4 回归分析法 通常线性回归分析法是最基本的分析方法，遇到非线性回归问题可以借助数学手段化为线性回归问题处理。回归分析法预测是利用回归分析方法，根据一个或一组自变量的变动情况预测与其有相关关系的某随机变量的未来值。进行回归分析需要建立描述变量间相关关系的回归方程。根据自变量的个数，可以是一元回归，也可以是多元回归。根据所研究问题的性

35、质，可以是线性回归，也可以是非线性回归。非线性回归方程一般可以通过数学方法为线性回归方程进行处理6。（1）非线性回归方程 这是一种传统的经典方法，在因果分析预测方面占有主导地位。采用的回归模型主要分为线性回归和非线性回归。由于社会经济系统的复杂性、非线性现象普遍，现实中连近似满足线性关系的只是一小部分，人们用以下非线性回归方法模拟发展趋势来逼近真相。因此多采用非线性方法预测，常用的非线性函数用于描述S型生长的始盛期、高峰期、盛末期的拟合回归曲线有:指数增长曲线模型: （2-1） Logistic曲线模型: （2-2） Compertz曲线模型: （2-3）对于后两种曲线，主要缺陷是需要事先人为

36、给出增长的极限逼近值，带来了估计的误差。回归模型预测一般要求有较多的数据样本，小样本下回归估计不可靠7。（2）线性回归方程汽车保有量与主成分的关系见图2-，从中可以看出汽车保有量与主成分近似具有线性关系。以提取出的主成分为自变量，以汽车保有量作为因变量进行回归分析，回归方程为： （2-4） 式中 汽车保有量； 判定系数。将主成分代入回归方程即可计算出相应年份的汽车保有量回归预测值。通过与本年度的汽车保有量实际值进行比较，可得出汽车保有量回归预测值与当年实际值的相对误差（以下简称为相对误差）。汽车保有量107 6 4 2 0 -5 -3 -1 1 3 5 7主成分图2-1 汽车保有量与主成分关系

37、由本年度的回归预测值与上一年度的回归预测值可得到本年度汽车保有量回归预测值的年增长率8。2.5汽车保有量中长期预测特征汽车保有量中长期预测有以下特征（1）既存在结构突变，又是小样本，预测不能再采用一般的方法，应采用具体的有针对性的方法，选用线性回归预测方法并借鉴TEII等思想。（2）就人均发电量、人均粗钢产量等实物指标而言，赶超国家之间存在发电量和保有量的线性回归，在第3章将结合petri模型，对人均发电量、人均粗钢产量等实物指标与汽车普及增长的相互关系进行分析。汽车市场保有量预测的重大背景在于各主要工业国汽车普及的启动和赶超态势明显，同时伴随经济总体上的长期繁荣，存在所谓的黄金十年。人们随着

38、收入水平提高，轿车开始大量进入家庭，轿车开始在汽车产业中占据关键比重，主要工业国都存在此现象。2.6汽车保有量预测精度检验指标预测模型给出实证结果后，采用预测精度的评价指标为:平均绝对误差(MAE)： （2-4） 平均绝对百分比误差(MAPE)： （2-5） 均方误差(MSE) (2-6) 均方根误差(RMSE): (2-7) 式中 N预测期数； dtt时期的实际值； z预测值。 本文将根据以上指标进行预测模型实证效果评价9。2.7本章小结本章的主要工作是对电动汽车结构进行了介绍，利用趋势外推法、灰色预测法、回归分析法对电动汽车保有量进行了预测，介绍几种方法的使用意义及范围。就汽车市场保有量中

39、长期预测及年度预测的指标选择、模型构建的要求，针对不同预测要求下所应采用的预测方法进行精度检验。而本文主要出发点在于研究汽车普及及经济赶超背景下，针对线性回归及结构变化特征，介绍汽车市场保有量的年度及中长期预测特征，不对月度预测模型进行构建机理研究。第3章 电动汽车充电需求预测3.1 电动汽车充电模式比较3.1.1常规充电 （1）概念 蓄电池在放电终止后，应立即充电（在特殊情况下也不应超过24h），充电电流相当低，大小约为15A，这种充电叫做常规充电（普通充电）。常规蓄电池的充电方法都采用小电流的恒压或恒流充电，一般充电时间为58小时，甚至长达10至20多个小时。 （2）优缺点 尽管充电时间较

40、长，但因为所用功率和电流的额定值并不关键，因此充电器和安装成本比较低；可充分利用电力低谷时段进行充电，降低充电成本； 可提高充电效率和延长电池的使用寿命。 常规充电模式的主要缺点为充电时间过长，当车辆有紧急运行需求时难以满足。 （3）适用范围 设计电动汽车的续驶里程尽可能大，需满足车辆一天运营需要，仅仅利用晚间停运时间充电；由于常规充电以相当低的电流为蓄电池充电，因此在家里、停车场和公共充电站都可以进行；常规充电站一般规模较大，以便能够同时为多辆电动汽车进行充电。 3.1.2快速充电（1）概念 常规蓄电池的充电方法一般时间较长，给实际使用带来许多不便。快速充电电池的出现，为纯电动汽车的商业化提

41、供了技术支持。快速充电又称应急充电，是以较大电流短时间在电动汽车停车的20分钟至2小时内，为其提供短时充电服务，一般充电电流为150400A。 （2）优缺点充电时间短；充电电池寿命长（可充电2000次以上）；没有记忆性，可以大容量充电及放电，在几分钟内就可充70%80%的电；由于充电在短时间内（约为10-15分钟）就能使电池储电量达到80%90%，与加油时间相仿。因此，建设相应充电站时可不配备大面积停车场。但是，相对常规充电模式，快速充电也存在一定的缺点：充电器充电效率较低，且相应的工作和安装成本较高；由于采用快速充电，充电电流大，这就对充电技术方法以及充电的安全性提出了更高的要求，同时计量收

42、费设计也需特别考虑。（3）适用范围电动汽车续驶里程适中，即在车辆运行的间隙进行快速补充电，来满足运营需要； 由于相应的大电流需求可能会对公用电网产生有害的影响，因而快速充电模式只适用于专用的充电站。3.1.3机械充电（1）概念 电池组快速更换系统。通过直接更换电动汽车的电池组来达到为其充电的目的。由于电池组重量较大，更换电池的专业化要求较强，需配备专业人员借助专业机械来快速完成电池的更换、充电和维护。 （2）优缺点 采用这种模式，具有如下优点：电动汽车用户可租用充满电的蓄电池，更换已经耗尽的蓄电池，有利于提高车辆使用效率，也提高了用户使用的方便性和快捷性； 对更换下来的蓄电池可以利用低谷时段进

43、行充电，降低了充电成本，提高了车辆运行经济性；从另一个侧面来看，也解决了充电时间乃至蓄存电荷量、电池质量、续驶里程长及价格等难题；可以及时发现电池组中单电池的问题，进行维修工作，对于电池的维护工作将具有积极意义，电池组放电深度的降低也将有利于提高电池的寿命。这种模式应用面临的几个主要问题是：电池与电动汽车的标准化；电动汽车的设计改进、充电站的建设和管理，以及电池的流通管理等。 （3）适用范围 这种模式适用条件为：车辆电池组设计标准化和易更换；车辆运营中需要及时更换电池来满足运行，充电站中电池充电和车辆可实现专业化快速分开； 由于电池组快速更换需要专业化进行，因而电池组快速更换模式只适用于专用的

44、充电站。3.2 基于Petri网的汽车充电需求预测 3.2.1预测模型的建立汽车市场环境的变化是多方面的，包含主观因素和客观因素，它们发生后对相应的预测分量产生影响，这些预测分量间也可能存在着交互作用。考虑了这些影响后，我们才能获得较为可靠的中间预测值，并据此组合得到总的预测需求值。汽车市场需求预测问题的特点是多因素、离散、动态和并发。不失普遍性，本文以受3个主要因素影响的汽车市场需求预测系统建立Petri网模型(如图1所示)，其要素间的对应关系如下:（1)库所对应(如图1所示)三类数据值，即原始数据、中间预测值、总预测需求值，库所表示原始数据;P1，P2 ，P3表示由主要。因素影响的中间预测

45、值；P4；P5；P6表示不合理的中间预测值P7；P8；P9表示合理的中间预测值;P表示总的需求预测值。(2)变迁对应两类事件，即主要变迁和次要变迁。主要变迁表示汽车市场环境变化时，选用己知的预测方法，利用原始数据得出初步中间预测值的估计过程。次要变迁指中间预侧值的交互影响事件以及中间预测量和需求值之间的关系。变迁集，T1；T2；T3表示主要触发事件，它的点火由外界条件或人为决策确定；T4；T5；T6表示相应预测值不合理的事件;T7；T9表示相应预测值合理的事件;T8表示合理的预测值，P1 ，P2获得后对中间预测值P8发生影响的事件，T10表示预测需求量和中间预测值的关系.我们预定它的发生条件为当主要因素T1，T2，T3发生时，相应的合理中间预测值T7，T8，T9，得到后才能发生。（3）权值对应着主要变迁和次要变迁发生时相关库所中的数量关联函数，它通常能根据传统预测方法求出。权函数集W记Pi;为库所集P中的数值，ft为函数关系.我们约定W（p，t)=0；p P， t T，这是因为在变迁发生时，只是利用库所集中的数据来进行计算，主要公式如下：