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隨著太原、深圳等城市推廣電動出租車示范效應(yīng)的擴(kuò)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(tǒng)燃油出租車，其能量補(bǔ)給時間長，里程焦慮凸顯。在城市電動出租車保有量達(dá)到較大規(guī)模時，有必要建立出租車專用快充網(wǎng)絡(luò)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(chǔ)上，如何優(yōu)化規(guī)劃電動出租車專用快充網(wǎng)絡(luò)，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(shè)施規(guī)劃研究已有一定積累。針對充電站選址問題，主要依據(jù)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(jié)合城市公共基礎(chǔ)設(shè)施區(qū)位信息，計及滿足充電服務(wù)半徑標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化選址；針對定容問題，主要計及充電站服務(wù)范圍內(nèi)充電需求的滿足度，同時考慮快慢充電樁數(shù)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(yè)服務(wù)，具有配置專用快充設(shè)施的現(xiàn)實需求。較多文獻(xiàn)結(jié)合出租車商業(yè)運營特點對其充電需求的時空分布特征進(jìn)行了分析。如何減輕電能補(bǔ)給過程對出租車商業(yè)運營時間的影響是電動出租車專用快充設(shè)施優(yōu)化投資關(guān)注的焦點問題。

優(yōu)化配置充電樁規(guī)?？蓽p少出租車在站內(nèi)排隊等待時間，有學(xué)者根據(jù)電動出租車充電需求的分布，對排隊論適用模型進(jìn)行探究，據(jù)此考慮出租車站內(nèi)排隊時間優(yōu)化充電樁配置，有學(xué)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(shè)施規(guī)劃，有學(xué)者計及出租車司機(jī)付出的電能補(bǔ)給時間成本、充電網(wǎng)絡(luò)投資運維成本以及網(wǎng)損成本構(gòu)造出租車快充站選址定容優(yōu)化規(guī)劃目標(biāo)函數(shù)。有學(xué)者以快充站覆蓋區(qū)域內(nèi)路網(wǎng)的行程時間可靠性最大為規(guī)劃目標(biāo)之一；有學(xué)者聯(lián)合充電途中行駛時間、排隊等待時間以及充電后到達(dá)尋客地點的時間構(gòu)造效用函數(shù)仿真出租車快充站選擇。

依托智能電網(wǎng)和交通網(wǎng)平臺可增強(qiáng)對電動出租車快充站選擇的引導(dǎo)服務(wù)，減少充電設(shè)施閑置成本以及出租車運營者的耗時、耗能成本。有學(xué)者基于車輛和充電信息構(gòu)建充電引導(dǎo)系統(tǒng)，有學(xué)者通過實時電價優(yōu)化調(diào)度充電需求。

目前，計及電動出租車充電需求引導(dǎo)影響的充電設(shè)施規(guī)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(dǎo)服務(wù)及時疏導(dǎo)分散式快充站無法滿足的充電需求轉(zhuǎn)移到鄰近大容量集中式快充站，可提高快充設(shè)施投資的經(jīng)濟(jì)性和服務(wù)便捷性。

華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院、國網(wǎng)福建省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)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(zhuǎn)移入手，應(yīng)用帶容量限制的排隊等待模型預(yù)估充電需求高密度區(qū)內(nèi)分散式快充站的服務(wù)能力、排隊等待時間，考慮充電設(shè)施投資成本、充電站到電網(wǎng)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(biāo)，建立電動出租車分散式和集中式快充站聯(lián)合投資優(yōu)化規(guī)劃模型。

圖1 出租車快充站聯(lián)合規(guī)劃建模流程示意圖

圖2 出租車專用快充網(wǎng)絡(luò)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(dá)到1000輛為規(guī)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(zhuǎn)移，將其納入集中式快充站定容決策中，能夠權(quán)衡出租車快充設(shè)施投資成本對出租車電能補(bǔ)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(lián)合優(yōu)化規(guī)劃方案相比于分立規(guī)劃方案，通過增加集中式快充站的充電樁配置規(guī)模9%，集中式站點的高峰時刻超長延遲充電服務(wù)率由19.2%下降至11.4%，明顯降低了出租車電能補(bǔ)給途中的耗時、耗能成本。

本文模型通過優(yōu)化決策兩類快充站的配比和快充樁容量配置，以更經(jīng)濟(jì)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(shè)高效、低成本的電動出租車專用快充網(wǎng)絡(luò)提供了可行的思路。

以上研究成果發(fā)表在2019年《電工技術(shù)學(xué)報》增刊2，論文標(biāo)題為“電動出租車專用分散式和集中式快充設(shè)施聯(lián)合投資優(yōu)化”，作者為程瑜、何知遙、胡紫豪、張成煒。