新能源汽车充电站选址分析

撒飞旺 陆博兴 周江林 江祥涛 刘平清

摘 要：近年来随着新能源汽车的兴起与发展，新能源汽车占据的市场份额逐年提高，未来将指导汽车、能源产业转型升级，成为必然发展趋势。本文对贵州省六盘水市钟山区进行新能源汽车充电站选址问题进行分析研究，最终选定最优方案。首先，综合考量区域内的发展潜力，建立评价指標体系，运用模糊综合评价法计算综合得分，在划定的三个区域内选出最优候选区域。其次，研究初期，作者进行了大量的文献查阅和资料收集，并实地考察了六盘水市区当前已建成的充电站。最后，从地理位置、经济发展以及充电站服务三个方面对划分出的三个区域进行检验，通过专家评分法、层次分析法、模糊综合评价法得出可行方案，达到研究目的。结论表明：本文模型在研究选址问题上表现出极高的适用性，并得出充电站建设选址在中城区最优。

关键词：专家评分法;层次分析法;模糊综合评价法;新能源汽车;选址

1 绪论

目前有许多学者通过建模和分析，对选址问题进行了研究，并提出了有效的决策。任其亮[1]等。采用熵权模糊物元法对充电站选址的影响因素进行量化，形成了一套较为系统、完善的充电站选址方法;彭泽军[2]等。通过研究将云重心理论应用在新能源充电站选址评价方法中;邵赛[3]等运用logit方法构建模型，从等待时间和里程极限两方面，阐述竞争充电站选址问题，得到最优选址方案;李思悦[4]将层次分析法和模糊综合评价法相结合，构建模糊层次评价模型对电动汽车服务管理能力进行评价，并形成了研究电动汽车服务管理的方法;牛立伟[5]结合经典消费行为理论，构建新能源汽车购买意愿影响因素的理论模型，并提出指导政策建议;从优化方法的角度来看，有学者利用该算法对原问题进行拆分，以降低单个问题求解的难度。张进[6]采用灰色模型和改进的鸡群优化算法，研究了基于电动汽车保有量预测的充电站布局规划和充电站布局优化;王辉[7]等超效率数据包络分析评价方法将多目标问题转化为单目标问题，并利用改进的二进制粒子群优化算法解决单目标问题;汤宪刚[8]等利用粒子群优化算法的全局寻优能力，结合加权Voronoi图，进行充电站选址和服务区域划分的优化规划;从提出解决方案方面看，陈光[9]等利用Pareto最优前沿分析提出了考虑碳排放的充电站选址方案;刘志鹏[10]等提出了一种考虑地理因素和服务半径的两步筛选方法，从而确定充电站候选选址;从方法的应用和评价来看，葛少云[11]等研究了美国如何通过减税支持其发展，日本依靠尖端技术，欧盟设立专项基金。张成和滕欢[12]分别从经济、服务方面选取4个评价指标对充电站选址和整体经济贡献率进行了评价。刘书景[13]等人针对高速立交枢纽选址中存在的问题，通过简单的实例分析计算，证明了模糊层次分析法（FAHP）应用于高速立交枢纽选址的可行性和有效性。张吉军[14]分析指出AHP存在的不足，并阐述FAHP的原理及实施步骤。通过文献分析，发现目前的选址问题有多种研究方法。到2020年，六盘水市新能源汽车数量将达到7941辆，新建充电桩7264个，设有16个充电站，总投资1.98亿元。通过实地调查得出六盘水市钟山区的新能源汽车充电站建设相对匮乏。

本文主要通过六盘水市统计局，收集钟山区2014-2018年度相关数据，对数据进行统计分析，挖掘数据中的有效信息，为之后的专家评分法和模糊综合评价法提供较为客观的依据，对后续选择最优方案做准备，同时，为六盘水市钟山区新能源汽车充电站选址提供有效的依据。

2 理论基础

2.1 模糊层次分析的定义

模糊层次分析法（FAHP）具有量化指标功能，提供最优方案，在众多领域均有应用。

2.2 模糊互补判断矩阵的建立

将选取出来的各定性指标进行量化表示：

（2.1）

如果其具有如下性质：

（2.2）

（2.3）

根据式2.2、2.3，因素两两比较，则得到式2.4

（2.4）

各因素的互判矩阵计算公式如2.5所示：

（2.5）

2.3各因素权重值的合理性检验

在判断权重值的合理性时，还需满足模糊判断矩阵的一致性检验，式2.6利用相容性对矩阵进行检验：

定义1：若矩阵和均为判断矩阵，则称

3模糊层次分析法实施步骤    Ⅰ：深入分析选址研究问题，确定各指标之间的逻辑关系，构建多层次结构模型。    Ⅱ：对同级（级别）及以上的影响因素进行成对比较，依据评价标准确定其相对重要性，建立模糊判断矩阵。    Ⅲ：经过计算确定各个因素的重要级别。    Ⅳ：通过计算出各影响因素的权重，进而计算出备选方案的综合得分，从而为研究者选择最优选址方案提供合理有效参考。

4实证分析及模型应用

4.1新能源汽车充电站选址决策

4.1.1构建选址评价指标体系

新能源汽车充电站作为一个新兴产业，是未来汽车发展必然趋势的体现。其在城市发展多方面有着举足轻重的地位。由于充电站的特殊建设，对选址有一定的要求。本文根据六盘水市中山区的社会经济、充电服务和地理位置，选取影响充电站选址的12个因素作为评价指标，构建了指标体系的层次结构。如表1所示。

4.1.2建立判断矩阵

本文将层次分析法用于新能源汽车充电站选址，其中涉及到房价、充电站充电桩数量、能满足充电需求的重要性等众多因素。由于因素间包含交互效应，在探讨各因素重要度时，难以识别其显著影响。故本文采用3标度法构造判断矩阵，解决上述问题。