新能源汽車充電站選址分析

撒飛旺 陸博興 周江林 江祥濤 劉平清

摘?要：近年來隨著新能源汽車的興起與發(fā)展，新能源汽車占據(jù)的市場份額逐年提高，未來將指導(dǎo)汽車、能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，成為必然發(fā)展趨勢。本文對貴州省六盤水市鐘山區(qū)進(jìn)行新能源汽車充電站選址問題進(jìn)行分析研究，最終選定最優(yōu)方案。首先，綜合考量區(qū)域內(nèi)的發(fā)展?jié)摿?，建立評價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用模糊綜合評價(jià)法計(jì)算綜合得分，在劃定的三個(gè)區(qū)域內(nèi)選出最優(yōu)候選區(qū)域。其次，研究初期，作者進(jìn)行了大量的文獻(xiàn)查閱和資料收集，并實(shí)地考察了六盤水市區(qū)當(dāng)前已建成的充電站。最后，從地理位置、經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及充電站服務(wù)三個(gè)方面對劃分出的三個(gè)區(qū)域進(jìn)行檢驗(yàn)，通過專家評分法、層次分析法、模糊綜合評價(jià)法得出可行方案，達(dá)到研究目的。結(jié)論表明：本文模型在研究選址問題上表現(xiàn)出極高的適用性，并得出充電站建設(shè)選址在中城區(qū)最優(yōu)。

關(guān)鍵詞：專家評分法;層次分析法;模糊綜合評價(jià)法;新能源汽車;選址

1?緒論

目前有許多學(xué)者通過建模和分析，對選址問題進(jìn)行了研究，并提出了有效的決策。任其亮[1]等。采用熵權(quán)模糊物元法對充電站選址的影響因素進(jìn)行量化，形成了一套較為系統(tǒng)、完善的充電站選址方法;彭澤軍[2]等。通過研究將云重心理論應(yīng)用在新能源充電站選址評價(jià)方法中;邵賽[3]等運(yùn)用logit方法構(gòu)建模型，從等待時(shí)間和里程極限兩方面，闡述競爭充電站選址問題，得到最優(yōu)選址方案;李思悅[4]將層次分析法和模糊綜合評價(jià)法相結(jié)合，構(gòu)建模糊層次評價(jià)模型對電動(dòng)汽車服務(wù)管理能力進(jìn)行評價(jià)，并形成了研究電動(dòng)汽車服務(wù)管理的方法;牛立偉[5]結(jié)合經(jīng)典消費(fèi)行為理論，構(gòu)建新能源汽車購買意愿影響因素的理論模型，并提出指導(dǎo)政策建議;從優(yōu)化方法的角度來看，有學(xué)者利用該算法對原問題進(jìn)行拆分，以降低單個(gè)問題求解的難度。張進(jìn)[6]采用灰色模型和改進(jìn)的雞群優(yōu)化算法，研究了基于電動(dòng)汽車保有量預(yù)測的充電站布局規(guī)劃和充電站布局優(yōu)化;王輝[7]等超效率數(shù)據(jù)包絡(luò)分析評價(jià)方法將多目標(biāo)問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)問題，并利用改進(jìn)的二進(jìn)制粒子群優(yōu)化算法解決單目標(biāo)問題;湯憲剛[8]等利用粒子群優(yōu)化算法的全局尋優(yōu)能力，結(jié)合加權(quán)Voronoi圖，進(jìn)行充電站選址和服務(wù)區(qū)域劃分的優(yōu)化規(guī)劃;從提出解決方案方面看，陳光[9]等利用Pareto最優(yōu)前沿分析提出了考慮碳排放的充電站選址方案;劉志鵬[10]等提出了一種考慮地理因素和服務(wù)半徑的兩步篩選方法，從而確定充電站候選選址;從方法的應(yīng)用和評價(jià)來看，葛少云[11]等研究了美國如何通過減稅支持其發(fā)展，日本依靠尖端技術(shù)，歐盟設(shè)立專項(xiàng)基金。張成和滕歡[12]分別從經(jīng)濟(jì)、服務(wù)方面選取4個(gè)評價(jià)指標(biāo)對充電站選址和整體經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)率進(jìn)行了評價(jià)。劉書景[13]等人針對高速立交樞紐選址中存在的問題，通過簡單的實(shí)例分析計(jì)算，證明了模糊層次分析法（FAHP）應(yīng)用于高速立交樞紐選址的可行性和有效性。張吉軍[14]分析指出AHP存在的不足，并闡述FAHP的原理及實(shí)施步驟。通過文獻(xiàn)分析，發(fā)現(xiàn)目前的選址問題有多種研究方法。到2020年，六盤水市新能源汽車數(shù)量將達(dá)到7941輛，新建充電樁7264個(gè)，設(shè)有16個(gè)充電站，總投資1.98億元。通過實(shí)地調(diào)查得出六盤水市鐘山區(qū)的新能源汽車充電站建設(shè)相對匱乏。

本文主要通過六盤水市統(tǒng)計(jì)局，收集鐘山區(qū)2014-2018年度相關(guān)數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，挖掘數(shù)據(jù)中的有效信息，為之后的專家評分法和模糊綜合評價(jià)法提供較為客觀的依據(jù)，對后續(xù)選擇最優(yōu)方案做準(zhǔn)備，同時(shí)，為六盤水市鐘山區(qū)新能源汽車充電站選址提供有效的依據(jù)。

2?理論基礎(chǔ)

2.1?模糊層次分析的定義

模糊層次分析法（FAHP）具有量化指標(biāo)功能，提供最優(yōu)方案，在眾多領(lǐng)域均有應(yīng)用。

2.2?模糊互補(bǔ)判斷矩陣的建立

將選取出來的各定性指標(biāo)進(jìn)行量化表示：

（2.1）

如果其具有如下性質(zhì)：

（2.2）

（2.3）

根據(jù)式2.2、2.3，因素兩兩比較，則得到式2.4

（2.4）

各因素的互判矩陣計(jì)算公式如2.5所示：

（2.5）

2.3各因素權(quán)重值的合理性檢驗(yàn)

在判斷權(quán)重值的合理性時(shí)，還需滿足模糊判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)，式2.6利用相容性對矩陣進(jìn)行檢驗(yàn)：

定義1：若矩陣和均為判斷矩陣，則稱

3模糊層次分析法實(shí)施步驟????Ⅰ：深入分析選址研究問題，確定各指標(biāo)之間的邏輯關(guān)系，構(gòu)建多層次結(jié)構(gòu)模型。????Ⅱ：對同級（級別）及以上的影響因素進(jìn)行成對比較，依據(jù)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)確定其相對重要性，建立模糊判斷矩陣。????Ⅲ：經(jīng)過計(jì)算確定各個(gè)因素的重要級別。????Ⅳ：通過計(jì)算出各影響因素的權(quán)重，進(jìn)而計(jì)算出備選方案的綜合得分，從而為研究者選擇最優(yōu)選址方案提供合理有效參考。

4實(shí)證分析及模型應(yīng)用

4.1新能源汽車充電站選址決策

4.1.1構(gòu)建選址評價(jià)指標(biāo)體系

新能源汽車充電站作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，是未來汽車發(fā)展必然趨勢的體現(xiàn)。其在城市發(fā)展多方面有著舉足輕重的地位。由于充電站的特殊建設(shè)，對選址有一定的要求。本文根據(jù)六盤水市中山區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)、充電服務(wù)和地理位置，選取影響充電站選址的12個(gè)因素作為評價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建了指標(biāo)體系的層次結(jié)構(gòu)。如表1所示。

4.1.2建立判斷矩陣

本文將層次分析法用于新能源汽車充電站選址，其中涉及到房價(jià)、充電站充電樁數(shù)量、能滿足充電需求的重要性等眾多因素。由于因素間包含交互效應(yīng)，在探討各因素重要度時(shí)，難以識別其顯著影響。故本文采用3標(biāo)度法構(gòu)造判斷矩陣，解決上述問題。