基於鏈式出行行為的電動汽車公共充換電設施規劃研究

《基於鏈式出行行為的電動汽車公共充換電設施規劃研究》是依託清華大學，由何方擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於鏈式出行行為的電動汽車公共充換電設施規劃研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：何方
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

建設公共充、換電設施對推廣電動汽車至關重要。考慮到資金投入有限和城市土地資源稀缺，設施的建設需要科學地規劃與設計。已有的關於公共充、換電設施規劃的研究缺乏對電動汽車出行與充電行為的準確刻畫，缺少考慮大型公共站點的建設將對整個路網交通的潛在影響。本課題的研究將首次採用出行鏈的結構對電動汽車的行為進行均衡分析，從而準確描繪出行者在出行與充電時的自我尋優行為，全面評估公共充、換電設施布局方案對電動汽車的發展和整個道路交通的影響，探究設施服務水平與電動汽車出行需求的關係。基於上述鏈式網路均衡分析，課題進而對電動汽車公共充、換電設施規劃問題進行數學建模並提出有效求解算法。在給定的預算範圍內，規劃模型將靈活地以不同的目標對設施的種類、選址和規模三者同時進行最佳化。研究成果既可幫助政府最大程度地服務電動汽車用電需求、有效引導和推動電動汽車的發展，又能為企業探索公共充、換電服務市場提供諮詢。

結題摘要

近些年來，電動汽車得到了廣泛普及，無論是公共運輸還是私家汽車，電動車輛的比例日益提升。科學布局和建設公共充換電設施對推廣電動汽車至關重要。然而，現有的相關研究較多地依賴假設條件，缺乏相關數據支撐，往往忽略出行者的鏈式出行特徵，造成對電動汽車出行與充電行為的刻畫不夠準確。此外，現有研究對於所提規劃模型的求解算法的探討較多局限在某一特定類別模型的範疇內，缺乏針對多種模型的全面研究。本項目研究首先對電動汽車的鏈式出行進行建模，採用模型驅動和數據驅動兩種方法，分別通過對鏈式出行特徵的數學建模和對車輛運營大數據的深度挖掘，準確刻畫電動汽車出行與充電行為。在此基礎上，項目進行了網路均衡分析，並根據真實出行軌跡數據搭建仿真模型，形成了考慮多類型車輛和多類型充電設施的城市電動化交通運行模型。基於所搭建的電動化交通運行模型，項目進而建立雙層規劃模型，解決面向電動私家車的公共充換電設施規劃問題、無線充電車道布設問題和混合車型下區域排放收費策略與充電站選址聯合最佳化問題。除此之外，項目還運用數據驅動的方法解決面向電動計程車的充換電設施規劃問題。基於北京市39,053輛計程車的實時軌跡數據，項目對充電設施的數量、規模和類型以及充電誘導策略進行了量化分析，並提出了規劃建議。最後，項目針對多種雙層規劃模型的高效求解，研究和實現了多種啟發式算法，包括活躍集合算法、懲罰序貫線性規劃法、局部導向的全局最佳化算法等，項目還開發適用於電動公車動態調度的近似動態規劃框架。綜上所述，項目研究所提出的模型與方法具有普適性，可高效地遷移到各種規模與特徵的選址問題的建模與仿真分析，為電動汽車的推廣與充換電設施的科學布設提供了強有力的理論支撐與實踐指導。