GE(通用电气)电动汽车运输和充电网络分析

GE(通用电气)电动汽车运输和充电网络分析

概述

通用电气公司(GE)是一家美国跨国企业集团,主要经营电力、可再生能源、航空和医疗保健行业。2020年,通用电气在《财富》500强中排名第33位,是美国总收入第33位的公司。

为了开发符合通用电气(GE)商业利益的创新技术,成立了通用电气全球研究中心(GEGR),它已成为全球规模最大、用途最广泛的工业研究实验室之一。通过技术改进业务,GREG在仿真优化和运营研究方面积累了专业知识。

问题

当通用电气(GE)宣布对电动汽车(EV)的投入时,就导致了在各个相关领域超强工作的需求。许多技术仍在开发中,并且只是刚刚在商业上得到广泛应用,因此许多问题需要解决。

通用电气(GE)部署了一大批供个人使用的电动汽车,生产了WattStation电动汽车充电站,并开展了许多其他与电动汽车相关的活动,但该公司想得到解答的一个关键问题是:这些市场将如何演变?

电动汽车的相对广泛使用以及对其服务和充电网络的支持,促使GEGR对相关业务需求和新技术进行研究。此外,对电力分配模式和方法的任何改变也引起了GEGR的兴趣。

简而言之,GEGR团队通过进行电动汽车运输和充电网络分析,寻求得到以下问题的答案:

GEGR决定测试先进的仿真模型是否可以帮助解答这些问题。为此,研究团队的任务是建立演示原型:

  1. 将建模技术作为一种工具来评估,以帮助其在新兴业务领域获得洞察力、进行预测并作出决策。
  2. 确定有助于支持研究的潜在方法和途径及其整合可能性。

解决方案

电动汽车运输和充电网络分析模型—电动汽车驾驶员状态图
电动汽车驾驶员状态图

对于这个电动汽车运输和充电网络分析项目,通用电气(GE)全球研究中心选择了AnyLogic多方法仿真软件,因为它支持基于智能体的建模方法。基于智能体的建模使工程师们能够将电动汽车市场描述为一个由独立智能体组成的系统,每个智能体可以做出自己的选择。例如,消费者可以单独决定是购买电动汽车还是传统内燃机汽车。

通过基于智能体的仿真,团队还可以为驾驶员的适应性行为建模,例如当驾驶员进行长途旅行时(与常规的家-单位-家的路线相对应),需要决定何时何地充电。此外,潜在的电动汽车购买者对于收入、通勤距离、个人喜好等因素的优先级可能会大不相同。

在这个项目中,该团队开发了两个原型模型:一个电动汽车选定模型和一个充电网络模型。基于智能体的模型利用AnyLogic的Java平台嵌入各种基于规则的函数和变量,并且软件带有便捷的图形可视化功能。

精细化的电动汽车选用模型

由于缺乏关于潜在客户决策过程的历史数据,GEGR团队决定模拟该过程,并使用基于实例的证据推理(EBER)方法。这样就可以预测多种因素如何影响人们的决策。该方法由通用电气公司开发,并已用于与风险管理和竞争性定价相关的多个项目。

对于精细化电动汽车选用模型,偏好因素由团队自己选择。它们包括:

电动汽车运输和充电网络分析模型—采用纽约州为场景
模拟纽约州电动车的选用

该模型的输入数据包含其他模型的输出数据(例如,计算电动汽车的投资回报和运营成本的财务仿真)以及来自各种开源数据库的数据。

在电动车交通网络模型中,所有因素和偏好(例如与个人财务和位置、口碑和车辆可用性相关的因素和偏好)都以对应一个潜在买家的方式进行了组织。此外,它跟踪了智能体从潜在购买者到电动汽车或内燃机汽车用户的过渡。输出数据是潜在消费者相对于传统内燃机汽车购买电动汽车的偏好。

通过跟踪电动汽车和内燃机汽车驾驶员的数量,以显示总人口情况,确定了采用率。对于纽约州某一特定地理区域,该模型总结了随着时间推移的采用率。仿真结果可以按邮政编码区域或图表显示在地图上。

充电网络仿真

仿真结果验证了不同充电网络设计对电动汽车驾驶员满意度和充电点利用率的影响。团队还希望找到以下问题的答案:

利用先前仿真模型中有关电动汽车采用率的数据,该团队借助地理信息系统地图,构建了一个纽约州11个邮政编码地区电动汽车使用情况的原型模拟。使用基于智能体的建模,他们创建了一个定制的对象库,可以在其他项目中进一步使用。对于每个对象,团队可以设置其属性和行为,例如,家庭可以拥有或租用,并且拥有不同数量的车辆和司机。

在运行仿真时,模型会根据设置的逻辑规则显示驾驶员的行为,他们的行动和决策。您可以在地图上或通过对象的状态图观察每个对象的状态随时间的变化。通过添加或删除充电点,他们可以改变环境并监控环境如何影响潜在的电动汽车车主满意度指标。

结论

通用电气电动汽车运输和充电网络分析项目表明,仿真是预测和规划新兴业务领域的有力工具。研究小组开发的模型有助于:

AnyLogic软件使通用电气(GE)研究团队能够建立包含众多具有决策能力的智能体在内的众多实体的复杂模型。这些模型利用了AnyLogic的多方法建模功能和内置的图形可视化功能。

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