- 頭條華電科研人員提出基于網絡流的共享電動汽車優化調度方法2022-12-14 作者：程瑜、邰宇峰 等 | 來源：《電工技術學報》 | 點擊率：導語可租賃狀態的共享汽車與租車客戶在時空分布上的不匹配，是共享汽車運營商提高收益面臨的焦點問題。華北電力大學電氣與電子工程學院、國網吉林省電力有限公司電力科學研究院的研究人員程瑜、邰宇峰、丁肇豪、盧瑩，在2022年《電工技術學報》增刊1上撰文，建立共享電動汽車優化調度混合整數線性規劃模型，實現車輛調配與充電計劃的聯合優化。
隨著移動互聯網技術的廣泛應用和新能源汽車的推廣，近幾年我國多地相繼出臺新能源汽車分時租賃相關政策，鼓勵新能源汽車租賃行業的發展。共享汽車通過車輛使用權的租賃，提高了汽車使用效率，緩解交通擁堵，保護環境，節約資源。當前電動共享汽車租賃業務作為一種更加環保的商業模式，面臨新的發展機遇。
處于可租賃狀態的共享汽車與租車客戶在時空分布上的不匹配，是共享汽車運營商日常運營中面臨的核心焦點問題。針對共享電動汽車，由于電池續航里程較傳統燃油車一箱油可行使里程小，租車客戶存在里程焦慮問題；且每日運營中需要預留小時級的充電補給時間，擠占共享汽車可提供服務的時間。這些極大程度地影響了共享汽車運營商的收益與租車客戶的滿意度。因此，伴隨電動共享汽車的發展，共享汽車的優化調配問題研究面臨更加嚴峻的新挑戰。
傳統燃油共享汽車的優化調配問題已有一定的研究成果積累。根據調配主體的不同，有基于顧客的調配和基于調配員的調配兩種模式：基于顧客的調配方式，受租車顧客行為的不確定性影響大；基于調配員的調配方式，需要額外付出調配員的人力成本，但因調配員的行為可控而具有更好的優化效果。
共享汽車的優化調配模型通常以運營商利潤最大、運行成本最小或客戶滿意度最高為目標，采用混合整數規劃、兩階段隨機規劃以及啟發式算法優化求解。然而以電動汽車作為共享汽車時，共享汽車運營商在決策車輛優化調配方案時還需聯合決策車輛的充電計劃。
針對電動汽車的充電計劃，許多文獻從不同角度開展了電動汽車的充電優化研究，包括電動私家車、出租車、公交車。但是針對新興發展的電動共享汽車的優化調度研究尚處于起步階段。共享電動汽車作為一種新興商業模式，開展面向共享電動汽車的優化調度，研究有利于升級智慧出行，促進電力交通互聯網深度融合。共享汽車運營商優化調度的目的是實現凈收益最大化，即以最小的成本投入來最大化地滿足租車用戶需求。
可租賃狀態的共享汽車與租車客戶在時空分布上的不匹配，是共享汽車運營商提高收益面臨的焦點問題。華北電力大學電氣與電子工程學院、國網吉林省電力有限公司電力科學研究院的研究人員程瑜、邰宇峰、丁肇豪、盧瑩，在2022年《電工技術學報》增刊1上撰文，建立共享電動汽車優化調度混合整數線性規劃模型，實現車輛調配與充電計劃的聯合優化。
圖1 模型框架示意圖
他們基于網絡流模型，計及電動汽車充電對車輛可提供租賃服務狀態的影響，同時實現時間和空間維度的共享汽車租賃業務供需匹配分析；并結合租賃業務特點，提出租賃站點車流量守恒約束、共享車輛狀態轉移守恒約束。以調度周期內運營商凈收益最大為優化目標，考慮路網、車、租賃需求及充電網絡約束，建立共享電動汽車優化調度混合整數線性規劃模型，同時優化決策車輛調配方案和充電計劃。
研究人員指出，結合共享電動汽車租賃業務特點，在傳統網絡流分析模型中，添加共享電動汽車的車輛狀態約束、狀態轉移守恒約束以及租賃站車流量守恒約束，嵌入車輛承接共享訂單可用性的狀態判斷，可實現共享電動汽車租賃業務時空維度的供需匹配分析。共享電動汽車優化調度的收益水平與車輛數量和車載電池容量關聯，算例中運營商收益提高了32.91%，需求滿足量提高了50%。
他們表示，共享電動汽車作為電動汽車推廣發展的新興商業模式，發展空間廣闊。該模型尚未考慮道路擁堵的不確定性影響，以及調配策略對車載電池壽命損耗的影響，后續有待開展更精準的建模研究，進一步提高共享電動汽車運營商的收益與租賃服務能力，提高用戶滿意度，促進綠色智慧電力交通互聯網的建設。
本文編自2022年《電工技術學報》增刊1，論文標題為“基于網絡流的共享電動汽車優化調度”。本課題得到了國家自然科學基金的支持。
