- 頭條緩解充電焦慮癥！電動出租車專用快充站的聯合投資優化方法2021-05-05 作者：程瑜 何知遙 等 | 來源：《電工技術學報》 | 點擊率：導語城市中出租車專用快充設施的優化經濟布局是城市大規模普及電動出租車面臨的關鍵問題。城市高密度區域通常建設出租車專用集中式快充站條件十分有限，利用已有出租車揚招站建設分散式快充站已成為減輕電能補給過程對出租車商業運營影響的一種現實可行的經濟投資方案。 華北電力大學電氣與電子工程學院、國網福建省電力有限公司經濟技術研究院的研究人員程瑜、何知遙、胡紫豪、張成煒，在2019年《電工技術學報》增刊2上撰文，提出一種電動出租車專用快充設施投資優化模型，提高電網及充電設施利用率，減輕充電對出租車運營影響。
隨著太原、深圳等城市推廣電動出租車示范效應的擴大化，新增出租車采用電動出租車已在多個城市落地實施。純電動出租車較之于傳統燃油出租車，其能量補給時間長，里程焦慮凸顯。在城市電動出租車保有量達到較大規模時，有必要建立出租車專用快充網絡以形成健康的電動出租車運營保障體系。
在利用已有的社會公共充電資源的基礎上，如何優化規劃電動出租車專用快充網絡，在保證容量充裕度和分布均衡度的同時避免不合理投資，已成為研究熱點。
面向社會車輛的城市公共充電設施規劃研究已有一定積累。針對充電站選址問題，主要依據交通流量捕獲、交通出行鏈或出行矩陣模擬充電需求分布，再結合城市公共基礎設施區位信息，計及滿足充電服務半徑標準優化選址；針對定容問題，主要計及充電站服務范圍內充電需求的滿足度，同時考慮快慢充電樁數的配比。
不同于其他社會車輛，出租車提供的是一種基于位置的便捷交通商業服務，具有配置專用快充設施的現實需求。較多文獻結合出租車商業運營特點對其充電需求的時空分布特征進行了分析。如何減輕電能補給過程對出租車商業運營時間的影響是電動出租車專用快充設施優化投資關注的焦點問題。
優化配置充電樁規模可減少出租車在站內排隊等待時間，有學者根據電動出租車充電需求的分布，對排隊論適用模型進行探究，據此考慮出租車站內排隊時間優化充電樁配置，有學者量化對比多留等待車位和多建樁的差異。
針對出租車專用充電設施規劃，有學者計及出租車司機付出的電能補給時間成本、充電網絡投資運維成本以及網損成本構造出租車快充站選址定容優化規劃目標函數。有學者以快充站覆蓋區域內路網的行程時間可靠性最大為規劃目標之一；有學者聯合充電途中行駛時間、排隊等待時間以及充電后到達尋客地點的時間構造效用函數仿真出租車快充站選擇。
依托智能電網和交通網平臺可增強對電動出租車快充站選擇的引導服務，減少充電設施閑置成本以及出租車運營者的耗時、耗能成本。有學者基于車輛和充電信息構建充電引導系統，有學者通過實時電價優化調度充電需求。
目前，計及電動出租車充電需求引導影響的充電設施規劃模型和方法尚不成熟。利用可停車候客出租車揚招站配備充電樁，建成出租車專用小容量分散式快充站；同時利用充電站選擇引導服務及時疏導分散式快充站無法滿足的充電需求轉移到鄰近大容量集中式快充站，可提高快充設施投資的經濟性和服務便捷性。
華北電力大學電氣與電子工程學院、國網福建省電力有限公司經濟技術研究院的研究人員，從電動出租車專用分散式快充站與集中式快充站間充電需求轉移入手，應用帶容量限制的排隊等待模型預估充電需求高密度區內分散式快充站的服務能力、排隊等待時間，考慮充電設施投資成本、充電站到電網接入成本以及出租車充電途中附加支出的耗能、耗時成本最低為目標，建立電動出租車分散式和集中式快充站聯合投資優化規劃模型。
圖1 出租車快充站聯合規劃建模流程示意圖
圖2 出租車專用快充網絡初始站址篩選熱力度分析體系
研究人員以某城市電動出租車保有量達到1000輛為規劃場景，算例分析表明，采用Voronoi圖和帶容量限制的排隊論，量化仿真分散式快充站和集中式快充站間的充電需求轉移，將其納入集中式快充站定容決策中，能夠權衡出租車快充設施投資成本對出租車電能補給耗時、耗能成本的影響。
圖3 模型求解流程
圖4 備選站址分布熱力圖
算例中，聯合優化規劃方案相比于分立規劃方案，通過增加集中式快充站的充電樁配置規模9%，集中式站點的高峰時刻超長延遲充電服務率由19.2%下降至11.4%，明顯降低了出租車電能補給途中的耗時、耗能成本。
本文模型通過優化決策兩類快充站的配比和快充樁容量配置，以更經濟的方式削減出租車充電途中額外付出的耗時、耗能成本，為建設高效、低成本的電動出租車專用快充網絡提供了可行的思路。
以上研究成果發表在2019年《電工技術學報》增刊2，論文標題為“電動出租車專用分散式和集中式快充設施聯合投資優化”，作者為程瑜、何知遙、胡紫豪、張成煒。
