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電動(dòng)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(lái)主要交通工具已經(jīng)是時(shí)代發(fā)展的趨勢(shì)。然而，大規(guī)模電動(dòng)汽車的出行及充放電勢(shì)必給城市交通和電網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)，不僅會(huì)造成交通堵塞，還可能帶來(lái)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(dòng)汽車時(shí)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(yùn)行的基礎(chǔ)。

電動(dòng)汽車時(shí)空行為指的是時(shí)空轉(zhuǎn)移行為和時(shí)空充電行為，其中時(shí)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(dòng)汽車在每條出行（鏈）中的時(shí)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(jì)研究方法到非集計(jì)研究方法的發(fā)展過(guò)程。集計(jì)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(kāi)始對(duì)用戶行為研究進(jìn)入了非集計(jì)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(xiàng)Logit模型和樹(shù)狀分對(duì)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(duì)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(huì)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(shí)中人們往往并不按照效用理論的預(yù)測(cè)結(jié)果行事。M. Allias悖論、D. Ellsberg悖論等行為經(jīng)濟(jì)學(xué)均對(duì)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(guó)內(nèi)外針對(duì)電動(dòng)汽車時(shí)空行為建模已經(jīng)做了初步研究，主要集中在集計(jì)統(tǒng)計(jì)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(méi)有考慮實(shí)際情況中電動(dòng)汽車用戶的充電、出行等行為的不完全理性，將影響對(duì)電動(dòng)汽車充電負(fù)荷的精確建模。

武漢大學(xué)電氣與自動(dòng)化學(xué)院的研究人員通過(guò)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(dòng)汽車時(shí)空行為特性描述方法。

將電動(dòng)汽車的時(shí)空行為分為活動(dòng)鏈之間的轉(zhuǎn)移行為和在活動(dòng)鏈上的轉(zhuǎn)移行為。首先引入活動(dòng)分析法，考慮用戶行為的時(shí)空約束，將用戶一天的出行活動(dòng)在三維空間中進(jìn)行表達(dá)；將用戶每日活動(dòng)進(jìn)行分類，基于貝葉斯法分析了用戶不同活動(dòng)-出行鏈之間的轉(zhuǎn)移關(guān)系；研究了每條活動(dòng)-出行鏈上的轉(zhuǎn)移行為，考慮用戶在出行方式、出發(fā)時(shí)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(jì)前景理論提出了用戶感知滿意的出行三參考點(diǎn)規(guī)則及出行選擇模型；最后，計(jì)及交通網(wǎng)的動(dòng)態(tài)特性和電動(dòng)汽車充電特性，結(jié)合動(dòng)態(tài)交通分配模型分析了電動(dòng)汽車在活動(dòng)-出行鏈上的時(shí)空分布特征，得出了電動(dòng)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(dòng)行為三維時(shí)空表達(dá)

圖2 模型求解算法

圖3 不同模型下場(chǎng)景A、B交通流量分配情況

作者通過(guò)仿真分析可得出如下結(jié)論：

1）電動(dòng)汽車的時(shí)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(huì)有較大差異，本文所提方法能夠更加合理地描述不同場(chǎng)景下的電動(dòng)汽車時(shí)空行為特性。

2）電動(dòng)汽車占比的變化對(duì)電動(dòng)汽車無(wú)需中途充電的路徑流量和出發(fā)時(shí)刻無(wú)影響；對(duì)于電動(dòng)汽車需要中途充電的路徑，電動(dòng)汽車占比的降低將使得該路徑上的電動(dòng)汽車出行率降低而出發(fā)時(shí)刻提前；同時(shí)電動(dòng)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(dòng)汽車在需要中途充電的路徑上的出行率降低，出發(fā)時(shí)刻推遲；無(wú)需中途充電的路徑上出發(fā)時(shí)刻提前；電動(dòng)汽車每日平均出行次數(shù)的降低，但將引起電動(dòng)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(diǎn)選擇標(biāo)準(zhǔn)，即用戶的“同質(zhì)化”，為本文的不足之處；同時(shí)，在用戶選擇決策模型中僅考慮了時(shí)間成本，對(duì)于電動(dòng)汽車而言，不同的時(shí)空電價(jià)是否會(huì)對(duì)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(shí)空電價(jià)以及交通故障或交通管制產(chǎn)生的擁堵情況對(duì)電動(dòng)汽車時(shí)空行為的影響展開(kāi)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(bào)》，論文標(biāo)題為“考慮用戶有限理性的電動(dòng)汽車時(shí)空行為特性”，作者為吳賦章、楊軍、林洋佳、徐箭、孫元章。