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電動汽車（Electric Vehicle, EV）作為一種綠色出行工具，替代燃料汽車成為未來主要交通工具已經(jīng)是時代發(fā)展的趨勢。然而，大規(guī)模電動汽車的出行及充放電勢必給城市交通和電網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展帶來巨大挑戰(zhàn)，不僅會造成交通堵塞，還可能帶來電能質(zhì)量、電網(wǎng)穩(wěn)定性惡化等影響。因此，準(zhǔn)確把握電動汽車時空行為是滿足城市居民出行需求和保證電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運行的基礎(chǔ)。

電動汽車時空行為指的是時空轉(zhuǎn)移行為和時空充電行為，其中時空轉(zhuǎn)移行為包括不同出行（鏈）之間的轉(zhuǎn)移關(guān)系和電動汽車在每條出行（鏈）中的時空分布特性，屬于用戶行為研究范疇，涉及交通科學(xué)、心理學(xué)及電氣學(xué)科等多領(lǐng)域。傳統(tǒng)用戶行為研究經(jīng)歷了從集計研究方法到非集計研究方法的發(fā)展過程。集計方法難以分析用戶出行選擇的真正原因。

從20世紀(jì)60年代開始對用戶行為研究進(jìn)入了非集計階段，研究主要集中在數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建，先后建立了分析用戶決策行為的多項Logit模型和樹狀分對數(shù)Logit模型。F. S. Chapin結(jié)合經(jīng)濟(jì)學(xué)中的最大效用理論，對城市居民出行進(jìn)行了相關(guān)研究，證明了用戶的出行規(guī)律受社會經(jīng)濟(jì)影響較大。

但這些數(shù)學(xué)模型均遵循效用最大化理論，其假設(shè)人為完全理性，而現(xiàn)實中人們往往并不按照效用理論的預(yù)測結(jié)果行事。M. Allias悖論、D. Ellsberg悖論等行為經(jīng)濟(jì)學(xué)均對人的完全理性假設(shè)提出了質(zhì)疑，且Logit模型不能很好地反映單次出行中出行發(fā)生、方式選擇、出行分布等之間的密切聯(lián)系及相互依賴性。

國內(nèi)外針對電動汽車時空行為建模已經(jīng)做了初步研究，主要集中在集計統(tǒng)計學(xué)分析方法、仿真分析方法和完全理性假設(shè)分析。這些研究工作均沒有考慮實際情況中電動汽車用戶的充電、出行等行為的不完全理性，將影響對電動汽車充電負(fù)荷的精確建模。

武漢大學(xué)電氣與自動化學(xué)院的研究人員通過分析用戶決策心理及交通流量分配規(guī)律，提出了一種電動汽車時空行為特性描述方法。

將電動汽車的時空行為分為活動鏈之間的轉(zhuǎn)移行為和在活動鏈上的轉(zhuǎn)移行為。首先引入活動分析法，考慮用戶行為的時空約束，將用戶一天的出行活動在三維空間中進(jìn)行表達(dá)；將用戶每日活動進(jìn)行分類，基于貝葉斯法分析了用戶不同活動-出行鏈之間的轉(zhuǎn)移關(guān)系；研究了每條活動-出行鏈上的轉(zhuǎn)移行為，考慮用戶在出行方式、出發(fā)時刻及出行路徑選擇之間的相互聯(lián)系和有限理性心理，基于累計前景理論提出了用戶感知滿意的出行三參考點規(guī)則及出行選擇模型；最后，計及交通網(wǎng)的動態(tài)特性和電動汽車充電特性，結(jié)合動態(tài)交通分配模型分析了電動汽車在活動-出行鏈上的時空分布特征，得出了電動汽車每日出行次數(shù)、充電次數(shù)等的變化規(guī)律。

圖1 用戶的活動行為三維時空表達(dá)

圖2 模型求解算法

圖3 不同模型下場景A、B交通流量分配情況

作者通過仿真分析可得出如下結(jié)論：

1）電動汽車的時空行為特性受多重因素的影響，不同條件下的用戶行為特性會有較大差異，本文所提方法能夠更加合理地描述不同場景下的電動汽車時空行為特性。

2）電動汽車占比的變化對電動汽車無需中途充電的路徑流量和出發(fā)時刻無影響；對于電動汽車需要中途充電的路徑，電動汽車占比的降低將使得該路徑上的電動汽車出行率降低而出發(fā)時刻提前；同時電動汽車每日平均出行次數(shù)和充電次數(shù)將逐漸減少。

3）隨著充電站服務(wù)能力的下降，電動汽車在需要中途充電的路徑上的出行率降低，出發(fā)時刻推遲；無需中途充電的路徑上出發(fā)時刻提前；電動汽車每日平均出行次數(shù)的降低，但將引起電動汽車每日平均充電次數(shù)的增加。

文中考慮用戶具有相似的參考點選擇標(biāo)準(zhǔn)，即用戶的“同質(zhì)化”，為本文的不足之處；同時，在用戶選擇決策模型中僅考慮了時間成本，對于電動汽車而言，不同的時空電價是否會對其出行行為產(chǎn)生影響未進(jìn)行考慮。后續(xù)研究工作將圍繞用戶的“異質(zhì)化”、不同時空電價以及交通故障或交通管制產(chǎn)生的擁堵情況對電動汽車時空行為的影響展開進(jìn)一步工作。

以上研究成果發(fā)表在2020年第7期《電工技術(shù)學(xué)報》，論文標(biāo)題為“考慮用戶有限理性的電動汽車時空行為特性”，作者為吳賦章、楊軍、林洋佳、徐箭、孫元章。