1．目的及意义

1.1锂离子电池物流载具背景及运行优化研究意义

近些年来，新能源汽车发展迅速，逐渐有取代传统能源汽车的趋势。不少国家已制定传统能源汽车禁售时间，其中荷兰、挪威禁售时间为2025年，印度、德国为2030年，英国、法国为2040年，且在2017年9月9日，我国工信部副部长辛国斌表示已开始制定禁售时间表。新能源汽车的高速发展，必然会产生数以万计的新能源汽车废旧动力蓄电池，对新能源汽车废旧动力蓄电池的回收利用成为国家和公司所面临的问题。2016年6月24日，工信部发布《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》和《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范公告管理暂行办法》，促进新能源汽车废旧动力蓄电池进行多层次、多用途的合理利用，主要包括梯级利用、资源再生利用、原材料能量回收利用。2018年2月26日，工信部等7部委发布《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》，指出“落实生产者责任延伸制度，汽车生产企业承担动力蓄电池回收的主体责任”。2018年7月26日，工信部等7部委发布《关于做好新能源汽车动力蓄电池回收利用试点工作的通知》，指出“解决动力蓄电池梯次利用、高效再生利用等突出瓶颈问题”。2018年8月1日，工信部《新能源汽车动力蓄电池回收利用溯源管理暂行规定》正式实施,规定“对梯次利用电池产品实施溯源管理”。从以上国家政策可知，动力电池回收由新能源汽车生产企业承担主要责任，企业必须对动力电池回收问题加以重视。而新能源车退役的动力电池，经适应性处理，可在物流电拖车、自动牵引车等运输载具上使用，这也正好降低企业生产运营成本，锂离子电池物流载具也基于此背景下应运而生。

随着锂离子电池物流载具的使用，将会同步出现很多问题需要解决。充电设施的选取和布局则显得尤为重要。锂离子电池物流载具的正常运行必然需要充电设施为其提供足够的充电服务，充电设施的大力发展也需要拥有足够的电池物流载具为其带来效益，两者之间的关系如同鸡和蛋的关系，两者互相影响，密不可分。另外优化载具调度、优化载具充电频次和时长，能确保载具充电时间内车间工厂生产的正常运行；优化充电桩的位置布局和数量设置，能使满足车间工厂生产需求的充电桩数量最少，从而降低投入成本；优化载具及电池维护，保障载具和电池的安全使用，能延长载具使用寿命，降低成本。总而言之，锂离子电池物流载具运行优化研究，必然会促进锂离子电池载具的发展，同时给车间工厂带来长期的经济利益。

1.2国内外运行优化研究现状

目前，国内外对城市电动汽车充换电设施布局规划与运营研究较多，对车间载具充电设施布局规划与运营研究较少，但仍对车间载具充电设施运行优化研究具有较大的参考意义。在电动汽车充换电站发展方面，美国在加州和弗吉尼亚州等很多地方都建设了诸多的充电设施，BetterPlace公司与圣何塞、奥克兰和旧金山等城市的政府合作，投资约10亿美元建设一定数目的充电粧和电池更换站，多个州还投资建设了太阳能充换电站。日本则由东京电力公司牵头建设了诸多的电动汽车充电设施。2010年日本充换电站的数量己达250多个，主要分布在东京地区，在日本大型超市、餐馆酒店以及停车场等区域都可以看到加装了很多充电桩。法国雷诺集团和法国的电力公司合作共同研发电动汽车与充换电站之间的信息平台搭建。在其公共场所及住宅区等区域建设了许多充换电站，在2008年法国公共充换电站已有二百多个。英国政府出资2 500万英镑购买了500个Elektrobay充电设施,这些充电站将设置在停车场和路边,方便电动汽车使用。 2009年,在全英国境内已累计安装超过1 000台。北京2009年底首科集团建成了国内装备完整的智能化纯电动轿车充换电站来进行示范运营。北京以满足五千辆商用车和三万辆轿车的充电需求能力来布局和规划了市区的电动汽车充换电站。同年上海电力公司投资五百多万元在徐汇区完成了酒溪充换电站的建设。2006年BYD公司在深圳建成了该市第一座车用动力电池的充换电站。到2013年，国家电网已累计建设有四百个充换电站、多达约两万个充电粧。在运行优化研究上，刘潇滿, 廉国海等人分析影响电动汽车运营的因素。结合电动汽车充电设施商业化运营历经的3个阶段,提出相应电动汽车充电设施运营方案。最后就商业化运营提出相关建议[4]。王萌等人提出电动汽车充换电站网络布局规划所需解决的问题，分析电动汽车充换电站选址原则，分析电动汽车产业的现行商业模式及其存在问题，并对换电模式下动力电池配送问题进行了研究[1]。徐凡，俞国勤，顾临峰等人对电动汽车的充电需求进行了分析,提出了发展电动汽车对充电技术的要求,分析了影响电动汽车充电站规划的几方面因素,并对其布局规划提出了原则性建议[2]。寇凌峰，刘自发，周欢等人合理确定电动汽车充电站的规模及位置,建立了一种电动汽车充电站选址定容的最优费用模型,并采用粒子群算法对一假设算例进行优化求解[3]。石勇等人对物流车辆调度的基本现状进行了分析，研究了物流车辆调度的影响因素，并最后提出了对物流车辆调度系统开发的一些建议[8]。
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2. 研究的基本内容与方案

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2.1基本内容

2.1.1载具充电需求分析

锂离子电池载具充电需求与车间生产方式，工位需求，工作时间，运行路径，充电桩个数等多个因素有关。充电总需求越高，充电桩的个数也应该相应的增加，充电桩的位置布局也会显得愈发重要。合理估计载具充电需求是锂离子电池物流载具运行优化研究的基础。

2.1.2充电桩规划布局与评价研究

充电设施是对载具、汽车进行充电的机器。现阶段国内已建成了一些电动汽车充换电站，但仍还没有形成一套完善的布局规划体系用于指导电动汽车充换电站的建设。运用充电桩对车间物流载具的锂离子电池充电更是鲜有学者进行运行优化的研究。其影响因素复杂，应尽可能考虑载具行驶路径，充电需求等方面对其进行研究和评价。

2.1.3载具调度方案研究