不确定因素下电动汽车需求的行为建模及其对交通系统的影响研究

Electric Vehicles (EV) are worldwidely regarded as one of the important strategies to improve the energy conservation and emission reduction in transport sector. Compared to the developed countries where the personal vehicle demand for replacement is much higher, China is still in the initial stage of urban mechanization. The EV promotion in China faces the challenges of consumer acceptance and the expected social-environmental benefits from large-scale EV usage. This project aims to explore the effects of EV on transport system from the perspectives of the interaction between the EV demands and the recharging infrustructures. Kinds of uncertainties that influence EV purchase and usage are analysed through stated preference survey. Multi-decision pattern choice model and dynamic demands evolution model are established to improve the market forecasting. Then, the recharging demands under uncertain EV penetration share and their space-time evolution mechanisms are explored, which are used to optimize the distribution of recharging stations. An integrated EV demand and dyanmic recharging demand model is proposed to examine the cost-benefit of social and environmental welfare. The index and method of risk assessment of EV promotion are also analysed. The proposed demand forecasting method of durable goods under uncertain environment, as well as the dynamic programming model for recharging infrastructures, has great potential scientific value. Results will help understand the contribution of EV on energy conservation and emission reduction and provide a basis for policy making.

电动汽车被公认为是实现全球交通节能减排的重要战略手段，然而与发达国家汽车市场更新需求为主、增长需求有限的情况不同，我国依然处于城市机动化初级阶段，电动汽车的推进同时面临消费者接受度较低的困惑和难以实现预期社会环境效益的风险。本项目从电动汽车市场需求和充电基础设施服务水平相互制约的角度出发，探索电动汽车对交通系统的潜在影响。通过大规模消费者意愿调查，研究影响消费者购买和使用电动汽车的各种不确定因素，建立多决策模式选择模型和动态需求演变模型；研究面向不确定性电动汽车市场的充电需求及其时空演变机制，优化充、换电站基础设施布局；建立电动汽车市场需求和动态充电需求预测一体化模型，探索电动汽车风险评价的指标和方法，开展社会环境成本效益分析。本研究提出的不确定因素下耐用品需求预测方法、充电站动态规划模型具有较高的科学推广价值，研究成果有助于理解电动汽车对节能减排目标的潜在贡献，为制定推进政策提供依据。

推广电动汽车和提升其能耗效率是实现全球交通领域节能减排的重要战略手段，为了改善我国电动汽车消费者的接受度和提高电动汽车的预期社会环境效益，同时从出行者角度和交通系统角度提高电动汽车使用的智能水平，本研究从潜在使用者的购买意愿和实际电动汽车使用者使用行为两个角度开展研究，探索电动汽车需求和充电基础设施的交互关系以及电动汽车对交通系统的影响。通过大规模意愿调查，研究影响消费者购买和使用电动汽车的各种不确定因素，建立多决策模式选择模型和动态需求演变模型；通过观测装载GPS的电动汽车近2年的使用情况，解析电动汽车单位里程能耗的影响因素，研究电动汽车充电需求影响因素及其时空演变机制，建立考虑不确定性因素的优化充、换电站基础设施布局。本研究得到了如下若干创新结果，首先，定量分析了电动汽车使用者的里程焦虑所导致的电池容量效用损失；其次，首次同时考虑电能消耗和回收效应，建立了基于大规模观测数据的道路坡度对电动汽车行驶单位里程能耗的影响函数，首次建立模型并绘制了环境温度对对电动汽车行驶单位里程能耗的影响曲线，同时分离了环境温度、空调和电暖器之间的交互影响；最后，除考虑充电需求时空分布特征外，建立了考虑充电持续时间、绕行/排队意愿、里程焦虑等不确定因素的充电站布局优化模型，更符合实际情况。上述成果将被广泛用来研究电动汽车等新能源交通工具的能源效率，建立交通能耗可视化管理系统，为更好的理解电动汽车对交通节能减排的贡献和今后建立智能交通能耗管理系统奠定了基础。