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摘要：电动汽车充电站在电网规划中的布局这一课题具有重要的实际意义和理论价值。本文主要应用多层次模糊综合评判方法和层次分析法，在考虑便利性、交通密度、征地代价、局部电网等因素影响下，根据充电站建设的不同方案，建立了电动汽车充电站的多层次模糊综合评判模型，研究电动汽车充电站在电网中的最优配置规划。并以某市电网为例进行了仿真计算，为充电站在电网中的规划配置提供参考。
关键词：电动汽车；充电站；多层次模糊综合评判；最优配置，电网规划。
1 前言
电动汽车具有“零排放”的特性，可作为解决能源和环境问题的重要手段，因此，加大电动汽车充电设施建设，支持电动汽车的产业发展，是履行国家节能减排放的责任。
国内外学者对电动汽车的发展现状做了大量研究。陈玉进分析了电动汽车充电模式和充电时间的特点，研究了电动汽车对电网峰谷平衡的影响；目前对于电动汽车的研究，都主要集中在以下两个方面，即通过假定电动汽车的数量和设定站址来研究电动汽车对电网峰谷差和电压幅值的影响，而没有对充电站的建设规划这一课题进行研究。
2 算法
2.1 原则
电动汽车充电站在电网中进行规划配置时，涉及到多个复杂因素，需要对其进行评价和判断，将所有评价结果进行排序，从中选取最优站址。所以，需要采用多层次模糊综合评判法来解决这个问题。
2.2 算法
2.2.1 模糊综合评判法
模糊综合评判的基本原理是：首先确定被评判对象的因素（指标）集和评价（等级）集；再分别确定各个因素的权重及它们的隶属度向量，获得模糊评判矩阵；最后把模糊评判矩阵与因素的权向量进行模糊运算并进行归一化，得到模糊评价综合结果。
在全面评价一个对象时，要着眼于所有的m个因素，但做出最后结论时，价值却是不同的。评价者对各种因素的重视程度，即为各因素的权，可看成是因素集U的模糊子集，记为 ，其中 ，且 。它反映对诸因素的一种权衡。
2.2.2 层次分析法
层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）体现了人们进行决策思维的基本特征：分解、判断、综合。
运用AHP进行决策时，大体上应分为四个步骤进行：
1）分析系统中各因素之间的关系，建立系统的递阶层次结构；
2）对同一层次的各元素关于上一层中某一准则的重要性进行两两比较，构造两两比较判断矩阵；
3）由判断矩阵计算被比较元素对于该准则的相对权重；
4）计算各层元素对系统目标的合成权重，并进行排序。
对于n个元素来说，我们得到两两比较判断矩阵 。其中 表示因素i和因素j相对于目标重要值。
在计算单准则下权重向量时，为了保证应用层次分析法分析得到的结论合理，还必须对构造的判断矩阵进行一致性检验，即保持决策者判断思维的一致性。
3 多层次模糊综合评判的数学模型
在解决复杂问题时，由于要考虑的因素很多，各因素之间往往还有层次之分，并且许多因素之间还具有比较强烈的模糊性。这时，就需要采用多层次模糊综合评判模型，先按最低层次的各个因素进行综合评判，这样一层一层依次往上，一直到最高层，得出总的评价结果。两层模糊综合评判模型。
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4 电动汽车充电站的多层次模糊综合评判模型
根据电动汽车充电设施的布点原则，不同的充电设施所需要考虑的影响因素也不同，因此其模糊综合评判的模型也不同。
4.1 充电站多层次模糊综合评判模型
4.1.1 建立因素集
影响充电站选址的各种因素构成的集合称为因素集。对于充电站而言，其影响因素我们分为两层，第一层因素有如下4个，表示为如下： 。
1）便利性
反映用户充电的便利和充电站与周围公共设施的配合。可以用路口数、主要干道、公共设施3个主要因素来衡量。表示为如下： 。
2）交通密度
反映充电站服务的半径和与城市交通规划的配合。交通密度越大,说明在该区域内运行的电动汽车数量越大,从而对充电站的需求也会越大。可以用车辆速度、车道数、道路状况这3个主要因素来衡量。表示为如下： 。
3）征地代价
反映充电站站址选择的经济性。可以用块地费用、占地面积、相关影响3个主要因素来衡量。表示为如下： 。
4）电网改造
反映该区域的局部电网现状。可以用容载比、短路容量、背景谐波、电力设施4个主要因素来衡量。这四个因素可以表示为如下： 。
4.1.2 建立分层综合评价集
通过对第二层各个因素进行单因素模糊评判，可以得到相应的单因素评判矩阵。选择适当的模糊算法，可计算得到第二层的综合评判结果。
对综合评判结果按照大小顺序排序，决策者从中选出估计值较高的候选站址作为充电站站址，即完成充电站的最优规划配置。
5 算例
计划在某市建一座电池集中充电站。根据相关的布点原则，有以下4个候选站址：
：该地址距离主要干道约1.3公里，路口数2。交通基本流畅，车流量较少，车道为双向4车道。距离就近的110kV变电站1.5公里，该变电站容量为2×40MVA, 周围负荷用电主要以居民用电为主，最小短路容量300MVA，背景谐波较少。地价约为6000~6300元/㎡。
：该地址距离主要干道约1.8公里，路口数1。交通基本流畅，车流量有时较大，车道为双向2车道。距离就近的110kV变电站0.7公里，该变电站容量为2×50MVA,周围负荷用电主要以工业用电为主，最小短路容量400MVA，背景谐波较多。地价约为5500~5900元/㎡。
：该地址距离主要干道约0.2公里，路口数4。交通有时拥堵，车流量较大，车道为双向4车道。距离就近的110kV变电站2.7公里，该变电站容量为2×50MVA ，周围负荷用电主要以商业和居民用电为主，最小短路容量380MVA，背景谐波少。地价约为7100~7400元/㎡。
：该地址距离主要干道约2.1公里，路口数1。交通基本流畅，车流量较少，路面质量较差经常修路，车道为双向2车道。距离就近的110kV变电站0.3公里，该变电站容量为2×20MVA ，周围负荷用电主要以居民生活用电为主，最小短路容量420MVA，背景谐波较少。地价约5300~5700元/㎡。
根据充电站多层次模糊综合评判模型，首先运用层次分析法确定电池集中充电站多层次模糊综合评判模型中各层次各因素之间的权数。
6 小结
电动汽车充电站的规划选址问题是一个多目标、多因素的评价和判断问题，本文在解决该问题时，在考虑便利性、交通密度、征地代价、局部电网等因素影响下，运用多层次模糊综合评判方法建立了电动汽车充电站的多层次模糊综合评判模型，较好的解决了这一问题，方便决策者根据实际情况做出决策和判断。最后以在某市某地区修建一座电池集中充电站为例子，通过算例计算出了M1才是充电站的最优规划配置地点。
但是，充电站在电网中进行最优规划配置时，由于考虑的因素较多，引入了一定的人为因素进行评判，客观性有些许欠缺，需要在以后的研究中对评判方法继续进行改进。
参考文献：
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[2] 郭栋.浅谈电动汽车充电站[J].科技情报开发与经济，2010,20（12）：211-212
[3] 陈玉进. 电动汽车充电设备特点及对电网影响探讨[J].湖北电力，2009，33（6）：48-50
作者简介：
李安（1986-），男，工学硕士，工程师、技师，主要从事电力系统规划与运行控制方面的工作，
论文作者:李,安
论文发表刊物:《防护工程》2017年第31期
论文发表时间:2018/3/16
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