CN104318357A - 电动汽车换电网络协调规划方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车换电网络协调规划方法，对换电网络中各个单元进行独立规划，分析了电池数量、物流能力与配送方案的关系，对换电网络运行方式进行了讨论，并基于换电网络运行方式优化建立起换电网络协调规划模型。模型以电池组缺额最小为换电网络运行方式优化目标，并以换电冗余度为判断准则，以最小化各个单元的调整成本为目标，以满足电动汽车换电需求为约束条件，兼顾换电网络各方之间的利益，对电动汽车换电网络进行协调规划。

Description

电动汽车换电网络协调规划方法

技术领域

本发明属于电力系统及其自动化技术领域，更准确地说本发明涉及电动汽车换电网络协调规划方法。

背景技术

随着能源和环境危机的日益加剧，新能源汽车以节能环保的优势，成为我国七大战略新兴产业之一。并于《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》中确立了以“纯电驱动”电动汽车作为新能源汽车技术的发展方向和重中之重。基于电池租赁的换电模式，并配合包括电动汽车集中型充电站、配送站在内的智能充换电网络建设是应对电动汽车规模化发展的一种可行的商业模式。通过集中型充电站承担大规模的电池充放电功能，并及时将满电池通过物流车辆配送至各个配送站，以满足电动汽车用户的换电需求。由此可见，在智能充换电网络的规划建设阶段，亟需解决的是电池数量规划、配送站规划、物流能力规划、集中型充电站规划等问题。

然而，换电网络中任何一个单元都不是独立运行的，任何一个单元的规划配置都会对其他单元的性能造成影响，且换电网络的各个单元可能分属于不同公司，往往以自身利益为中心进行规划，忽视了换电网络的整体效率。因此，单个单元的最优规划往往不一定能达到整体的最优，建立各个单元独立规划模型的同时必须考虑各单元规划的协调问题。然而，目前相关研究都集中于对换电网络中各个单元的独立规划，并没有考虑到对换电网络中各个单元的规划进行协调。鉴于此，有必要对换电网络协调规划进行研究，为换电网络规划奠定10理论基础。

发明内容：

本发明提供了一种电动汽车换电网络协调规划方法，其目的在于为未来电动汽车换电网络大规模规划建设提供坚实的理论基础，促进电动汽车产业的发展。

本发明采用如下技术方案加以实现：

基于电动汽车换电网络协调规划方法，包括以下步骤：

1)建立换电网络各单元独立规划模型，包括配送站规划、电池数量规划、物流能力规划、集中型充电站容量规划。

2)分析物流能力、电池数量与配送方案的关系。得到电池数量规划和物流能力规划目标的一致性，以最小化租赁电池组数量为目标对电池数量和物流能力进行规划。

3)分析换电网络的运行方式，对电动汽车的换电需求、配送方式、物流能力和电池集中充电策略进行研究，则第i次配送时的实际配送量为：

N_i＝min{Q_i,N_i,outfull}          (1)

式中，Q_i为第i次配送时的换电需求，N_i,outfull为第i次配送将运出时集中型充电站内的满电池组数量，式子表示第i次配送时的实际配送量与配送站的换电需求、集中型充电站内的满电池组数量密切相关，为两者的最小值。

4)对换电网络运行方式进行优化，求解使电池组缺额最小时的换电网络运行方式，目标函数如下式所示：

$\min N_{\mathrm{shortage}}=\underset{t=1}{\overset{24}{\mathrm{\Σ}}}{L}_{\max }\left(t\right)-\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{dis}}}{\mathrm{\Σ}}}{N}_i---\left(2\right)$

式中，N_shortage表示电池组缺额，L_max(t)一周/月的最大换电需求曲线，求解为了使电池组缺额最小时的配送次数N_dis和配送时间T_dis。

5)对于电池组缺额最小时的换电网络运行方式，如果不能够满足换电冗余度要求，需要进行换电网络协调规划。假设电池数量和充电设备需要调整的量分别为ΔN_B和ΔN_E，以最小化各单元的调整成本为目标，则电池数量需要调整的目标函数为：

min F₁＝C_BΔN_B          (3)

充电设备需要调整的目标函数为：

min F₂＝C_EΔN_E          (4)

式中，C_B、C_E分别为电池、充电设备的单位成本系数。

引入权重系数α，代表电池拥有者和充电设备拥有者的利益关系和话语权，根据双方的博弈结果进行赋值，将多目标优化问题转变成单目标优化问题，建立电动汽车换电网络协调规划模型，从而得出换电网络各单元调整量，如下式所示：

min F＝αF₁+(1-α)F₂＝αC_BΔN_B+(1-α)C_EΔN_E          (5)

$s.t.N_{\mathrm{shortage}}=\underset{t=1}{\overset{24}{\mathrm{\Σ}}}{L}_{\max }\left(t\right)-\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{dis}}}{\mathrm{\Σ}}}{N}_i---\left(6\right)$

r＝r_set          (7)

式中，r为最小换电冗余度，r_set为事先设定的换电网络运行时需要的换电冗余度。

所述步骤1中的换电网络各单元独立规划模型包括如下步骤：

(1)配送站规划。假设根据某一地区的换电需求和配送站的服务半径已经得到某一地区内配送站的位置和容量，并由此可进一步通过每一个配送站在每一时刻的换电需求得到一天内集中型充电站在每一时刻的换电需求。

(2)电池数量规划。在待规划的区域内，假设人口数量为R，平均每人电动汽车拥有率为α，采用换电方式的比例为β；电动汽车日行驶里程的期望值为E；电动汽车每充满一次的行驶里程为L，电动汽车的车载电池组数量为n_evb。

若不考虑电池在一天当中的重复利用，并假设集中型充电站的充电容量总能满足该地区每天的换电需求，由此可得到一个区域内平均每天需要更换的电池组数量为：

$N_B=\mathrm{R\α\β}\frac{E}{L}{n}_{\mathrm{evb}}---\left(8\right)$

(3)物流能力规划。假设采用招标的方式选择某一物流公司对电池进行配送，假设该物流公司共有物流车辆数n_car，物流车队中所有车辆的最大装载量相同为Q_car，则物流公司的最大运送能力为

N_tmax＝n_carQ_car          (9)

(4)集中型充电站容量规划。假设通过采用(1)中的规划方法得到所需要配置的电池数量N_B，并假设集中型充电站每天只配送一次，故集中型充电站需按电池组的最大需求量来进行充电。

假设集中型充电站内的充电设备套数为N_E，一套充电设备包含一台变压器及所属的n_charge台充电机，一台充电机可同时满足n_b块电池组串联充电，则集中型充电站最大可满足N_bmax＝N_E·n_charge·n_b块电池组同时充电。假设一个电池组的充电时长为T_charge，则集中型充电站至少需配置的充电设备套数为：

$N_E=\mathrm{Ceil}\left(\frac{N_B}{24/T_{\mathrm{ch}\arg e}{n}_{\mathrm{ch}\arg e}{n}_b}\right)---\left(10\right)$

式中，Ceil( )表示向上取整。

所述步骤3中的换电网络运行方式包括如下内容：

(1)换电需求。采用所有预测日在每一时刻换电需求的最大值得到该周/月的最大换电需求曲线L_max(t₁,t₂,…,t_n)。则一天当中物流车队负责的配送站总的换电需求为:

$N_{\mathrm{demand}}=\underset{t=1}{\overset{24}{\mathrm{\Σ}}}{L}_{\max }\left(t\right)---\left(11\right)$

(2)配送方式。假设一天内配送次数为N_dis，则配送次数的范围为:

N_demand/N_tmax≤N_dis≤24/T_dis,and，N_dis∈{Z}          (12)

式中，T_dis表示单次配送所需时间，即从集中型充电站出发至返回到达集中型充电站所需的时间。

假设每次配送车辆从集中型充电站出发的时刻(即配送时刻)为t_i，则配送时刻需满足的约束条件为：

t_i-t_i-1≥T_dis          (13)

第i次配送时的换电需求为:

$Q_i=\underset{t_i+T_{\mathrm{dis}}/2}{\overset{t_{i+1}+T_{\mathrm{dis}}/2}{\mathrm{\Σ}}}{L}_{\max }\left(t_i\right)---\left(14\right)$

(3)物流能力。根据确定的配送数量可以得到需要的物流车辆数：

N_carneed＝Ceil(max(Q_i)/Q_car)          (15)

一般情况下，所需要的物流车辆数N_carneed小于物流公司所拥有的车辆数N_car，当物流公司满足不了配送需求时，则需要考虑调整配送方式或选择物流能力更大的物流公司。

(4)电池集中充电策略

物流车辆将满电池组从集中型充电站运到配送站，并同时将空电池组从配送站运回到集中型充电站进行集中充电。考虑到电池组管理和配送的方便，对电池组的充电从每次配送返回到达集中型充电站内开始，忽略电池的装卸等时间。一天当中的可充电时段根据相邻两次配送返回到达集中型充电站的时刻确定。在可充电时段内，又可根据电池组充满电所需的时间T_charge划分为几个充电周期。当可充电时段内的剩余时间小于T_charge时，则不再对电池组进行充电，等到下一个可充电时段再对其充电。

在第i-1次配送运回和第i次配送运出之前这段时间内，集中型充电站的最大可充满电池数为：

$N_{i,\mathrm{bfull}}=\mathrm{floor}\left(\frac{t_i-t_{i-1}-T_{\mathrm{dis}}}{T_{\mathrm{ch}\arg e}}\right)N_{b\max }---\left(16\right)$

式中，floor( )表示向下取整。

则第i次配送运出时集中型充电站内的空电池数为：

N_i,outempty＝max{0,N_i,inempty-N_i,bfull}          (17)

式中，N_i,inempty为第i-1次配送运回时(即第i个可充电时段的开始时刻)集中型充电站内的空电池数。

第i次配送将运出时集中型充电站内的满电池组数量为：

N_i,outfull＝N_B-N_i-1-N_i,outempty          (18)

式中，N_i-1是第i-1次的实际配送量。

则第i次配送时的实际配送量为：

N_i＝min{Q_i,N_i,outfull}          (19)

表示第i次配送时的实际配送量与配送站的换电需求、集中型充电站内的满电池组数量密切相关，为两者的最小值。

在第i-1次配送运回和第i次配送运回之前这段时间内，集中型充电站的最大可充满电池数为：

$N_{i,\mathrm{bbfull}}=\mathrm{floor}\left(\frac{t_i-t_{i-1}}{T_{\mathrm{ch}\arg e}}\right)N_{b\max }---\left(20\right)$

第i次配送运回的空电池数为第i-1次配送运出的电池数N_i-1。则第i次配送运回后(即第i+1个可充电时段的开始时刻)集中型充电站内的空电池数为：

N_i+1,inempty＝N_i-1+max{0,N_i,inempty-N_i,bbfull}          (21)

附图说明

图1是本发明的方法流程图。

图2是电池集中充电策略图。

具体实施方式

电动汽车换电网络协调规划方法的具体实施依赖于对换电网络运行方式的研究，分析物流能力、电池数量与配送方案的关系，分析包括换电需求、配送方式、物流能力、电池集中充电策略在内的换电网络运行方式，基于换电网络运行方式优化建立起换电网络协调规划模型，得出电动汽车换电网络协调规划方法。

下面结合附图1中本发明的方法流程对本发明中的电动汽车换电网络协调规划方法进行详细说明。

建立换电网络各单元独立规划模型，具体如下：

(1)配送站规划。假设根据某一地区的换电需求和配送站的服务半径已经得到某一地区内配送站的位置和容量，并由此可进一步通过每一个配送站在每一时刻的换电需求得到一天内集中型充电站在每一时刻的换电需求。

(2)电池数量规划。在待规划的区域内，假设人口数量为R，平均每人电动汽车拥有率为α，采用换电方式的比例为β；电动汽车日行驶里程的期望值为E；电动汽车每充满一次的行驶里程为L，电动汽车的车载电池组数量为n_evb。

若不考虑电池在一天当中的重复利用，并假设集中型充电站的充电容量总能满足该地区每天的换电需求，由此可得到一个区域内平均每天需要更换的电池组数量为：

$N_B=\mathrm{R\α\β}\frac{E}{L}{n}_{\mathrm{evb}}---\left(22\right)$

(3)物流能力规划。假设采用招标的方式选择某一物流公司对电池进行配送，假设该物流公司共有物流车辆数n_car，物流车队中所有车辆的最大装载量相同为Q_car，则物流公司的最大运送能力为

N_tmax＝n_carQ_car          (23)

(4)集中型充电站容量规划。假设通过采用(1)中的规划方法得到所需要配置的电池数量N_B，并假设集中型充电站每天只配送一次，故集中型充电站需按电池组的最大需求量来进行充电。

假设集中型充电站内的充电设备套数为N_E，一套充电设备包含一台变压器及所属的n_charge台充电机，一台充电机可同时满足n_b块电池组串联充电，则集中型充电站最大可满足N_bmax＝N_E·n_charge·n_b块电池组同时充电。假设一个电池组的充电时长为T_charge，则集中型充电站至少需配置的充电设备套数为：

$N_E=\mathrm{Ceil}\left(\frac{N_B}{24/T_{\mathrm{ch}\arg e}{n}_{\mathrm{ch}\arg e}{n}_b}\right)---\left(24\right)$

式中，Ceil( )表示向上取整。

分析换电网络的运行方式，具体如下：

(1)换电需求。采用所有预测日在每一时刻换电需求的最大值得到该周/月的最大换电需求曲线L_max(t₁,t₂,…,t_n)。则一天当中物流车队负责的配送站总的换电需求为:

$N_{\mathrm{demand}}=\underset{t=1}{\overset{24}{\mathrm{\Σ}}}{L}_{\max }\left(t\right)---\left(25\right)$

(2)配送方式。假设一天内配送次数为N_dis，则配送次数的范围为:

N_demand/N_tmax≤N_dis≤24/T_dis,and，N_dis∈{Z}          (26)

式中，T_dis表示单次配送所需时间，即从集中型充电站出发至返回到达集中型充电站所需的时间。

假设每次配送车辆从集中型充电站出发的时刻(即配送时刻)为t_i，则配送时刻需满足的约束条件为：

t_i-t_i-1≥T_dis          (27)

第i次配送时的换电需求为:

$Q_i=\underset{t_i+T_{\mathrm{dis}}/2}{\overset{t_{i+1}+T_{\mathrm{dis}}/2}{\mathrm{\Σ}}}{L}_{\max }\left(t_i\right)---\left(28\right)$

(3)物流能力。根据确定的配送数量可以得到需要的物流车辆数：

N_carneed＝Ceil(max(Q_i/)Q_car)          (29)

一般情况下，所需要的物流车辆数N_carneed小于物流公司所拥有的车辆数N_car，当物流公司满足不了配送需求时，则需要考虑调整配送方式或选择物流能力更大的物流公司。

(4)电池集中充电策略

物流车辆将满电池组从集中型充电站运到配送站，并同时将空电池组从配送站运回到集中型充电站进行集中充电。考虑到电池组管理和配送的方便，对电池组的充电从每次配送返回到达集中型充电站内开始，忽略电池的装卸等时间。一天当中的可充电时段根据相邻两次配送返回到达集中型充电站的时刻确定，如附图2中的T_C2、T_C3、T_C4。在可充电时段内，又可根据电池组充满电所需的时间T_charge划分为几个充电周期，如附图2中的C₁、C₂、C₃。当可充电时段内的剩余时间小于T_charge时，则不再对电池组进行充电，等到下一个可充电时段再对其充电。附图2中，t_i为第i次配送时刻，t_i+T_dis表示第i次配送返回到达集中型充电站的时刻。

在第i-1次配送运回和第i次配送运出之前这段时间内，集中型充电站的最大可充满电池数为：

$N_{i,\mathrm{bfull}}=\mathrm{floor}\left(\frac{t_i-t_{i-1}-T_{\mathrm{dis}}}{T_{\mathrm{ch}\arg e}}\right)N_{b\max }---\left(30\right)$

式中，floor( )表示向下取整。

则第i次配送运出时集中型充电站内的空电池数为：

N_i,outempty＝max{0,N_i,inempty-N_i,bfull}          (31)

式中，N_i,inempty为第i-1次配送运回时(即第i个可充电时段的开始时刻)集中型充电站内的空电池数。

第i次配送将运出时集中型充电站内的满电池组数量为：

N_i,outfull＝N_B-N_i-1-N_i,outempty          (32)

式中，N_i-1是第i-1次的实际配送量。

则第i次配送时的实际配送量为：

N_i＝min{Q_i,N_i,outfull}          (33)

表示第i次配送时的实际配送量与配送站的换电需求、集中型充电站内的满电池组数量密切相关，为两者的最小值。

在第i-1次配送运回和第i次配送运回之前这段时间内，集中型充电站的最大可充满电池数为：

$N_{i,\mathrm{bbfull}}=\mathrm{floor}\left(\frac{t_i-t_{i-1}}{T_{\mathrm{ch}\arg e}}\right)N_{b\max }---\left(34\right)$

第i次配送运回的空电池数为第i-1次配送运出的电池数N_i-1。则第i次配送运回后(即第i+1个可充电时段的开始时刻)集中型充电站内的空电池数为：

N_i+1,inempty＝N_i-1+max{0,N_i,inempty-N_i,bbfull}          (35)

对换电网络运行方式进行优化，得到换电冗余度，具体如下：

对换电网络运行方式进行优化，求解使电池组缺额最小时的换电网络运行方式，如果能够满足换电冗余度要求，则不需要再进行协调规划，否则需要进行换电网络协调规划。

目标函数：

$\min N_{\mathrm{shortage}}=\underset{t=1}{\overset{24}{\mathrm{\Σ}}}{L}_{\max }\left(t\right)-\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{dis}}}{\mathrm{\Σ}}}{N}_i---\left(36\right)$

式中，N_shortage表示电池组缺额，求解为了使电池组缺额最小时的配送次数N_dis和配送时间T_dis。

定义第i次配送时的换电冗余度为第i次配送运出时集中型充电站的满电池数与第i次配送时的换电需求Q_i之差除以第i次配送时的换电需求Q_i，即：

$r_i=\frac{N_{i,\mathrm{outfull}}-Q_i}{Q_i}\×100\%---\left(37\right)$

则换电网络规划是否能满足换电需求取决于一天当中的最小换电冗余度，

即：

r＝minr_i          (38)

可以设定换电网络运行时需要的换电冗余度r_set，当r>r_set，则换电网络规划结果有冗余，可以调整减小相应单元的规划配置；当r＝r_set，则换电网络规划结果刚好可以满足目标需求，不需要调整；当r<r_set，则换电网络规划结果不能满足目标换电需求，需要调整增大相应单元的规划配置。

建立换电网络协调规划模型，得出换电网络协调规划方法，具体如下：

当r≠r_set时，对换电网络进行协调规划，假设电池数量和充电设备需要调整的量分别为ΔN_B和ΔN_E，以最小化各单元的调整成本为目标，则电池数量需要调整的目标函数为：

min F₁＝C_BΔN_B          (39)

充电设备需要调整的目标函数为：

min F₂＝C_EΔN_E          (40)

式中，C_B、C_E分别为电池、充电设备的单位成本系数。

由于电池和充电设备数量的分别调整均可影响换电冗余度，而电池的拥有者和充电设备的拥有者可能属于不同的公司，因此，引入权重系数α，代表电池拥有者和充电设备拥有者的利益关系和话语权，可以根据双方的博弈结果进行赋值，将多目标优化问题转变成单目标优化问题，如下式所示：

min F＝αF₁+(1-α)F₂＝αC_BΔN_B+(1-α)C_EΔN_E          (41)

当电池和充电设备均属同一公司时，则上式中取α＝0.5。

约束条件为满足换电需求：

$N_{\mathrm{shortage}}=\underset{t=1}{\overset{24}{\mathrm{\&Sigma;}}}{L}_{\max }\left(t\right)-\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{dis}}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{N}_i=0---\left(42\right)$

r＝r_set          (43)

总之，本发明发明的电动汽车换电网络协调规划方法可以在考虑换电网络运行方式的情况下，以最小化换电网络各单元调整成本为目标，兼顾换电网络各方利益，对换电网络进行协调规划，为未来电动汽车换电网络大规模规划建设奠定理论基础。

Claims (3)

1.一种电动汽车换电网络协调规划方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)建立换电网络各单元独立规划模型，包括配送站规划、电池数量规划、物流能力规划、集中型充电站容量规划；

2)分析物流能力、电池数量与配送方案的关系，得到电池数量规划和物流能力规划目标的一致性，以最小化租赁电池组数量为目标对电池数量和物流能力进行规划；

3)分析换电网络的运行方式，对电动汽车的换电需求、配送方式、物流能力和电池集中充电策略进行研究，得到第i次配送时的实际配送量为：

N_i＝min{Q_i,N_i,outfull}         (1)

上式中，Q_i为第i次配送时的换电需求，N_i,outfull为第i次配送将运出时集中型充电站内的满电池组数量，式子表示第i次配送时的实际配送量与配送站的换电需求、集中型充电站内的满电池组数量密切相关，为两者的最小值；

4)对换电网络运行方式进行优化，求解使电池组缺额最小时的换电网络运行方式，目标函数如下式所示：

$\min N_{\mathrm{shortage}}=\underset{t=1}{\overset{24}{\mathrm{\&Sigma;}}}{L}_{\max }\left(t\right)-\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{dis}}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{N}_i---\left(2\right)$

上式中，N_shortage表示电池组缺额，L_max(t)一周/月的最大换电需求曲线，求解为了使电池组缺额最小时的配送次数N_dis和配送时间T_dis；

5)对于电池组缺额最小时的换电网络运行方式，如果不能够满足换电冗余度要求，需要进行换电网络协调规划，假设电池数量和充电设备需要调整的量分别为ΔN_B和ΔN_E，以最小化各单元的调整成本为目标，则电池数量需要调整的目标函数为：

min F₁＝C_BΔN_B          (3)

充电设备需要调整的目标函数为：

min F₂＝C_EΔN_E      (4)

上式中，C_B、C_E分别为电池、充电设备的单位成本系数；

引入权重系数α，代表电池拥有者和充电设备拥有者的利益关系和话语权，根据双方的博弈结果进行赋值，将多目标优化问题转变成单目标优化问题，建立电动汽车换电网络协调规划模型，从而得出换电网络各单元调整量，如下式所示：

min F＝αF₁+(1-α)F₂＝αC_BΔN_B+(1-α)C_EΔN_E      (5)

$s.t.N_{\mathrm{shortage}}=\underset{t=1}{\overset{24}{\mathrm{\&Sigma;}}}{L}_{\max }\left(t\right)-\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{dis}}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{N}_i=0---\left(6\right)$

r＝r_set                  (7)

上式中，r为最小换电冗余度，r_set为事先设定的换电网络运行时需要的换电冗余度。

2.根据权利要求1所述的电动汽车换电网络协调规划方法，其特征在于，所述步骤1)中的换电网络各单元独立规划模型包括如下步骤：

(1.1)配送站规划；假设根据某一地区的换电需求和配送站的服务半径已经得到某一地区内配送站的位置和容量，并由此可进一步通过每一个配送站在每一时刻的换电需求得到一天内集中型充电站在每一时刻的换电需求；

(1.2)电池数量规划；在待规划的区域内，假设人口数量为R，平均每人电动汽车拥有率为α，采用换电方式的比例为β；电动汽车日行驶里程的期望值为E；电动汽车每充满一次的行驶里程为L，电动汽车的车载电池组数量为n_evb；

若不考虑电池在一天当中的重复利用，并假设集中型充电站的充电容量总能满足该地区每天的换电需求，由此可得到一个区域内平均每天需要更换的电池组数量为：

$N_B=\mathrm{R\&alpha;\&beta;}\frac{E}{L}{n}_{\mathrm{evb}}---\left(8\right)$

(1.3)物流能力规划；假设采用招标的方式选择某一物流公司对电池进行配送，假设该物流公司共有物流车辆数n_car，物流车队中所有车辆的最大装载量相同为Q_car，则物流公司的最大运送能力为

N_t max＝n_carQ_car          (9)

(1.4)集中型充电站容量规划；假设通过采用(1)中的规划方法得到所需要配置的电池数量N_B，并假设集中型充电站每天只配送一次，故集中型充电站需按电池组的最大需求量来进行充电；

假设集中型充电站内的充电设备套数为N_E，一套充电设备包含一台变压器及所属的n_charge台充电机，一台充电机可同时满足n_b块电池组串联充电，则集中型充电站最大可满足N_bmax＝N_E·n_charge·n_b块电池组同时充电。假设一个电池组的充电时长为T_charge，则集中型充电站至少需配置的充电设备套数为：

$N_E=\mathrm{Ceil}\left(\frac{N_B}{24/T_{\mathrm{ch}\arg e}{n}_{\mathrm{ch}\arg e}{n}_b}\right)---\left(10\right)$

上式中，Ceil()表示向上取整。

3.根据权利要求1所述的电动汽车换电网络协调规划方法，其特征在于，所述步骤3)中的换电网络运行方式包括如下内容：

(3.1)换电需求；采用所有预测日在每一时刻换电需求的最大值得到该周/月的最大换电需求曲线L_max(t₁,t₂,…,t_n)。则一天当中物流车队负责的配送站总的换电需求为:

$N_{\mathrm{demand}}=\underset{t=1}{\overset{24}{\mathrm{\&Sigma;}}}{L}_{\max }\left(t\right)--\left(11\right)$

(3.2)配送方式；假设一天内配送次数为N_dis，则配送次数的范围为:

N_demand/N_tmax≤N_dis≤24/T_dis,and，N_dis∈{Z}          (12)

上式中，T_dis表示单次配送所需时间，即从集中型充电站出发至返回到达集中型充电站所需的时间。

假设每次配送车辆从集中型充电站出发的时刻(即配送时刻)为t_i，则配送时刻需满足的约束条件为：

t_i-t_i-1≥T_dis           (13)

第i次配送时的换电需求为:

$Q_i=\underset{t_i+T_{\mathrm{dis}}/2}{\overset{t_{i+1}+T_{\mathrm{dis}}/2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{L}_{\max }\left(t_i\right)---\left(14\right)$

(3.3)物流能力；根据确定的配送数量可以得到需要的物流车辆数：

N_carneed＝Ceil(max(Q_i)Q_car)           (15)

一般情况下，所需要的物流车辆数N_carneed小于物流公司所拥有的车辆数N_car，当物流公司满足不了配送需求时，则需要考虑调整配送方式或选择物流能力更大的物流公司；

(3.4)电池集中充电策略

物流车辆将满电池组从集中型充电站运到配送站，并同时将空电池组从配送站运回到集中型充电站进行集中充电。考虑到电池组管理和配送的方便，对电池组的充电从每次配送返回到达集中型充电站内开始，忽略电池的装卸等时间。一天当中的可充电时段根据相邻两次配送返回到达集中型充电站的时刻确定。在可充电时段内，又可根据电池组充满电所需的时间T_charge划分为几个充电周期。当可充电时段内的剩余时间小于T_charge时，则不再对电池组进行充电，等到下一个可充电时段再对其充电；

在第i-1次配送运回和第i次配送运出之前这段时间内，集中型充电站的最大可充满电池数为：

$N_{i,\mathrm{bfull}}=\mathrm{floor}\left(\frac{t_i-t_{i-1}-T_{\mathrm{dis}}}{T_{\mathrm{ch}\arg e}}\right)N_{b\max }---\left(16\right)$

上式中，floor()表示向下取整；

则第i次配送运出时集中型充电站内的空电池数为：

N_i,outempty＝max{0,N_i,inempty-N_i,bfull}        (17)

上式中，N_i,inempty为第i-1次配送运回时(即第i个可充电时段的开始时刻)集中型充电站内的空电池数；

第i次配送将运出时集中型充电站内的满电池组数量为：

N_i,outfull＝N_B-N_i-1-N_i,outempty       (18)

上式中，N_i-1是第i-1次的实际配送量。

则第i次配送时的实际配送量为：

N_i＝min{Q_i,N_i,outfull}      (19)

表示第i次配送时的实际配送量与配送站的换电需求、集中型充电站内的满电池组数量密切相关，为两者的最小值。

在第i-1次配送运回和第i次配送运回之前这段时间内，集中型充电站的最大可充满电池数为：

$N_{i,\mathrm{bfull}}=\mathrm{floor}\left(\frac{t_i-t_{i-1}}{T_{\mathrm{ch}\arg e}}\right)N_{b\max }---\left(20\right)$

第i次配送运回的空电池数为第i-1次配送运出的电池数N_i-1。则第i次配送运回后(即第i+1个可充电时段的开始时刻)集中型充电站内的空电池数为：

N_i+1,inempty＝N_i-1+max{0,N_i,inempty-N_i,bbfull}       (21)