基于自适应免疫算法的露天矿电动矿卡充电站选址定容研究

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随着智能科技的发展以及可持续发展理念的深入普及,企业建设绿色智慧矿山新发展模式已成为大势所趋。在此背景下,电动矿卡在露天矿生产中的普及应用也越来越广泛。但考虑到目前露天矿的生产环境条件限制和车辆电池容量的局限性,电动矿卡在矿山应用中面临的充电基础设施建设问题也亟待解决。然而现有的露天矿背景下充电设施选址研究仍是空白,加之电动矿卡上下坡能量回收和电网损耗因素等未被重视,忽略了充电站容量确定对露天矿整体生产效益和精细化管理的影响。针对上述问题,本文构建了最小化年综合成本和充电距离两个目标的充电站选址及容量确定模型,并针对此模型设计了新的自适应免疫选址算法进行求解,为未来露天矿电动矿卡充电及充电基础设施选址定容问题提供了解决方案。主要研究工作包括以下几个方面:(1)充电站选址定容相关理论研究。对电动矿卡自身应用及露天矿相关布局技术发展现状进行了系统阐述,并对充电站选址定容问题的模型和求解方法两方面以及电量定容进行梳理总结。为后文构建考虑电网损耗等因素的多目标充电站选址定容模型奠定了理论基础,为求解多目标充电站选址定容模型提供理论支撑。(2)构建了多目标充电站选址定容模型。通过分析在中长期生产计划下矿区电动矿卡可能遇到的电量变化情况,确定了强相关性下的模型约束条件。同时,基于矿区的高程差坡度研究、矿区下的电量变化、功率变化以及服务半径等因素给出了模型约束条件,构建考虑能耗转换、电网损耗等特定因素的,以最小化年综合成本和充电距离为目标的充电站选址定容模型。(3)设计了新的选址定容算法。针对传统免疫算法在对选址定容问题求解时多样性差的弊端,设计了一种改进自适应免疫克隆及变异操作的新型免疫算法。通过算法和选址案例测试表明,该算法能够有效求解所建立的充电桩选址定容模型,显著提高所获方案的质量。(4)露天矿的充电站选址定容仿真。利用某M露天矿生产智能管控集成系统获取的原始位置数据,通过对位置数据进行提取和预处理得到二维地理坐标和充电站定容等参数后进行仿真实验。结果表明该模型与算法在确定合理有效的选址及定容结果的同时,能够满足最小化年综合成本和充电距离的应用需求,有效降低了成本,提高了生产效益,进而推动矿山的可持续发展。
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