Решение задачи оптимизации стратегии зарядки электробусов в условиях ограниченных ресурсов
Широкомасштабное внедрение электробусов ставит перед транспортными агентствами по всему миру новые практические проблемы, среди которых выделяется оптимизация уровня потребления электроэнергии. Хаотичные графики подзарядки автобусов могут привести к серьёзным финансовым издержкам, поэтому возникает необходимость в аналитическом инструментарии для формирования рациональной системы энергопотребления.
Решению проблемы оптимизации процессов зарядки электробусов посвящена недавняя статья исследователей из Даляньского Технологического Университета (Китай).
Авторы отмечают, что основная сложность формировании стратегии зарядки заключается в необходимости динамического учёта нескольких факторов одновременно. Так, известно, что в большинстве стран мира тарифы на электричество существенно ниже в ночное время. Казалось бы, верной стратегией была бы зарядка автобусных парков по ночам. Однако на деле не всё так просто.
Дело сразу в четырёх факторах: во-первых, транзитные агентства чаще всего владеют лишь небольшим количеством зарядных станций (меньше объёма транспортного парка); во-вторых, разные модели электробусов различаются по показателю ёмкости аккумулятора; в-третьих, зарядные станции также могут иметь различные аппаратные характеристики (выходная мощность); наконец, перечисленные факторы накладываются на необходимость соблюдения графика работы автобусов. Всё это приводит к возникновению проблемы ограниченности ресурсов и необходимости подзарядки днём.
Очевидно, что строгий план зарядки вряд ли станет оптимальным с точки зрения финансовых издержек. И здесь на помощь исследователям приходит специальный алгоритм решения оптимизационных задач под названием «Структура генерации столбцов». Суть его работы состоит в выделении одной общей цели и динамическом определении ряда подзадач. Основная цель в случае автобусного парка – соблюдение графика движения.
В качестве подзадач рассматривается поддержание каждого отдельного транспортного средства в функциональном состоянии. При этом алгоритм обязательно соблюдает три условия: а) непрерывность зарядки в соответствии с общим графиком; b) контроль потребности в электроэнергии; c) ограниченность ресурсов.
Экспериментальное сравнение строгих процессов планирования зарядки по сравнению с динамическим показывает, что
применение алгоритма «Структуры генерации столбцов» может снизить расходы на электроэнергию примерно на 36,1%. Кроме того, эффективность использования возможностей ночной зарядки увеличивается с 60% в номинале до 97,96%. Таким образом, новый алгоритм может стать потенциально важным инструментом для эксплуатации парков электробусов.
