沙特阿拉伯智能道路上可再生电动汽车充电枢纽与移动应急充电车辆的最优部署

《Sustainability》：Optimal Deployment of Renewable EV Charging Hubs and Mobile Emergency Charging Vehicles for Smart Roads in Saudi Arabia

　　

摘要

沙特阿拉伯向电动汽车（EV）的快速转型需要可靠且可持续的充电基础设施，以支持长途公路运输。然而，紧急充电系统的部署面临充电基础设施稀疏、紧急充电需求随机性、恶劣气候条件下的电池退化以及需要经济有效地整合可再生能源资源的挑战。本研究提出了一种用于可再生能源辅助紧急电动汽车充电网络的三阶段统一技术经济规划框架，该框架将战略选址的充电枢纽与协调的太阳能辅助移动紧急充电车辆（MECV）车队相结合。所提出的框架联合优化了充电枢纽位置、光伏发电容量、电池储能系统（BESS）规模以及 MECV 分配，同时明确考虑了随机紧急充电需求、可再生能源利用和温度依赖性电池退化。基于电动汽车渗透率场景，使用蒙特卡洛模拟对紧急充电需求进行建模，并通过温度依赖性退化模型将电池老化纳入优化中。规划问题被构建为混合整数非线性规划（MINLP）模型，并使用三种独立的元启发式算法进行比较求解，即音乐椅子算法（MCA）、粒子群优化（PSO）和灰狼优化（GWO）。所提出的框架使用沙特阿拉伯两条具有代表性的高速公路走廊进行了评估。结果表明，可再生能源辅助充电可将利雅得 - 达曼和利雅得 - 麦加走廊的年度电网相关 CO₂ 排放量分别减少约 25,360 和 57,641 吨 CO₂/年。电池退化占总年度化系统成本的约 12.7–14.2%，突显了将生命周期退化纳入基础设施规划的重要性。温度敏感性分析进一步表明，恶劣气候条件对电池寿命、可再生能源利用和整体系统经济性的显著影响。所提出的框架为在具有相似地理和气候特征的地区开发可靠、可持续且经济可行的紧急电动汽车充电基础设施提供了一种实用的规划方法。