Optimal location of charging stations for electrical vehicles in Santiago, Chile

Abstract

En el presente estudio se abordará el modelamiento y evaluación de diferentes estrategias para la localización de estaciones de carga para vehículos eléctricos en el área metropolitana de santiago, Chile, desde la perspectiva de la optimización y modelamiento matemático. Para esto se comenzara con una breve introducción sobre la importancia del estudio y consecuente promoción de la electromovilidad con un foco particular en el caso chileno para a continuación, introducir los datos disponibles de fuentes publicas que luego se utilizaran para el modelamiento del problema. Los modelos presentados estarán ordenados por complejidad en cuanto a supuestos, restricciones impuestas y funciones objetivo, iniciando por un modelo de localización simple, luego introduciendo modelos básicos de cobertura para finalizar con modelos mixtos a los que luego se les introducirá una variable temporal que permitirá simular escenarios mas realistas y evaluar la capacidad de las estaciones de carga localizadas en diferentes ventanas de tiempo. Para efectos de evaluación, la métrica principal será siempre la distancia de los usuarios a sus estaciones de carga asignadas, respetando en general restricciones respecto al monto disponible para la inversión y por tanto para el número de estaciones de carga disponibles para localizar. Otras métricas a considerar podría ser el estrés sobre la red eléctrica que la construcción de nuevas estaciones de carga pudiese provocar, pero consideraciones de esta naturaleza escapan del foco de este estudio.

This study will address the modeling and evaluation of different strategies for the location of charging stations for electric vehicles in the metropolitan area of Santiago, Chile, from the perspective of optimization and mathematical modeling. For this, we will start with a brief introduction on the importance of the study and consequent promotion of electromobility with a particular focus on the Chilean case and then introduce the data available from public sources that will be used for the modeling of the problem. The models presented will be ordered by complexity in terms of assumptions, imposed restrictions and objective functions, starting with a simple location model, then introducing basic coverage models and ending with mixed models to which a time variable will be introduced to simulate more realistic scenarios and evaluate the capacity of charging stations located in different time windows. For evaluation purposes, the main metric will always be the distance of the users to their assigned charging stations, respecting in general restrictions regarding the amount available for investment and therefore for the number of charging stations available to locate. Other metrics to consider could be the stress on the electricity grid that the construction of new charging stations could cause, but considerations of this nature are beyond the focus of this study.