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电动汽车换电站电池共享价值的量化与分析

汪静 张海峰 沙玲 王岱

汪静, 张海峰, 沙玲, 王岱. 电动汽车换电站电池共享价值的量化与分析[J]. 上海工程技术大学学报, 2025, 39(1): 44-51. doi: 10.12299/jsues.24-0037
引用本文: 汪静, 张海峰, 沙玲, 王岱. 电动汽车换电站电池共享价值的量化与分析[J]. 上海工程技术大学学报, 2025, 39(1): 44-51. doi: 10.12299/jsues.24-0037
WANG Jing, ZHANG Haifeng, SHA Ling, WANG Dai. Quantification and analysis of shared battery value in electric vehicle battery swap stations[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2025, 39(1): 44-51. doi: 10.12299/jsues.24-0037
Citation: WANG Jing, ZHANG Haifeng, SHA Ling, WANG Dai. Quantification and analysis of shared battery value in electric vehicle battery swap stations[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2025, 39(1): 44-51. doi: 10.12299/jsues.24-0037

电动汽车换电站电池共享价值的量化与分析

doi: 10.12299/jsues.24-0037
基金项目: 国家自然科学基金(62373294)
详细信息
    作者简介:

    汪静:汪 静(1995 − ), 女, 硕士生, 研究方向为电动汽车充放电优化调度。E-mail:15000685725@163.com

    通讯作者:

    张海峰(1982 − ), 男, 副教授, 博士,研究方向为数据中心能量管理和电力系统优化与调度。E-mail:15901866629@163.com

  • 中图分类号: TM721

Quantification and analysis of shared battery value in electric vehicle battery swap stations

  • 摘要: 多品牌电动汽车共享换电站已成为解决换电资源利用不足,运营成本投入大等问题的有效途径。提出一个模拟电动汽车选站、排队、换电及离开等行为的全流程仿真框架,重点研究换电站内不同品牌电池数量和电池共享模式对用户服务质量和运营成本的影响。基于蔚来汽车在上海换电网络中的换电站位置信息和运营数据开展多场景仿真,量化不同电池配置方案对换电用户等待时间的影响,以及维持用户等待时间在合理时间范围内所需的电池数量。仿真结果表明,合理配置换电站内电池数量或者采用多品牌电池共享方式,能够有效提高换电站服务质量,减少电池成本投入。
  • 图  1  仿真流程图

    Figure  1.  Simulation process diagram

    图  2  日换电站订单数量分布

    Figure  2.  Distribution of daily electric vehicles arriving at station

    图  3  单位时间到达电动汽车数量分布

    Figure  3.  Distribution of electric vehicles arriving at station per unit time

    图  4  到站车辆的电荷状态分布

    Figure  4.  Distribution of battery status for arriving vehicles

    图  5  不同电池配比方案对等待时间的影响

    Figure  5.  Impact of different battery ratio schemes on waiting time

    图  6  对比共享换电站前后用户的平均等待时间

    Figure  6.  Comparison of average waiting time for users before and after shared car stations

    图  7  多场景下不同电池配置方案对共享换电站数量的影响

    Figure  7.  Impact of different battery configuration schemes on the number of shared battery swap stations in multiple scenarios

    图  8  电池共享与未共享对用户等待时间的影响

    Figure  8.  Impact of battery sharing vs. non-sharing on user waiting time

    图  9  用户平均等待时间控制在10 min所需共享换电站数量

    Figure  9.  Number of shared battery swap stations required to control average user waiting time within 10 minutes

    表  1  模型参数分析结果

    Table  1.   Analytic results of model parameters

    场景 λ μ s Ls Lq Ws Wq
    M/M/1 6 8 1 3.00 2.25 30.0 22.50
    M/M/2 12 8 2 2.68 1.93 13.4 9.65
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    表  2  进站车辆仿真参数

    Table  2.   Simulation parameters for incoming vehicles

    属性 符号 说明
    车辆索引 i i = 0开始
    到达时间 tA 到达换电站的时间
    初始电池容量(SOC) CArrive 到达换电站时的SOC
    期望SOC CExp 期望离开时的SOC
    电池容量 C 额定SOC
    等待时间 tQueue 换电前的等待时间
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    表  3  换电站仿真参数

    Table  3.   Simulation parameters for battery swap station

    属性 符号 说明
    换电站索引 s s = 0开始
    站内队列 q 初始为一个空列表
    当前SOC CStation 换电站初始SOC为96%
    充电速率 C 充电设备的功率决定
    服务时间 tService 换电所需时间
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    表  4  电池配比对用户等待时间的影响

    Table  4.   Impact of battery ratio on user waiting time

    电池配比 品牌用户平均
    等待时间/min
    品牌B用户平均
    等待时间/min
    所有用户平均
    等待时间/min
    X=40, Y=4 12.1 28.0 14.7
    X=40, Y=5 12.6 11.2 12.4
    X=40, Y=6 12.8 7.3 11.9
    X=40, Y=7 13.1 7.2 11.6
    X=60, Y=4 12.6 48.0 20.6
    X=60, Y=5 12.3 18.3 13.6
    X=60, Y=7 13.3 8.2 12.2
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2024-02-21
  • 刊出日期:  2025-05-19

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