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隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用和新能源汽車的推廣，近幾年我國(guó)多地相繼出臺(tái)新能源汽車分時(shí)租賃相關(guān)政策，鼓勵(lì)新能源汽車租賃行業(yè)的發(fā)展。共享汽車通過(guò)車輛使用權(quán)的租賃，提高了汽車使用效率，緩解交通擁堵，保護(hù)環(huán)境，節(jié)約資源。當(dāng)前電動(dòng)共享汽車租賃業(yè)務(wù)作為一種更加環(huán)保的商業(yè)模式，面臨新的發(fā)展機(jī)遇。

處于可租賃狀態(tài)的共享汽車與租車客戶在時(shí)空分布上的不匹配，是共享汽車運(yùn)營(yíng)商日常運(yùn)營(yíng)中面臨的核心焦點(diǎn)問題。針對(duì)共享電動(dòng)汽車，由于電池續(xù)航里程較傳統(tǒng)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(yùn)營(yíng)中需要預(yù)留小時(shí)級(jí)的充電補(bǔ)給時(shí)間，擠占共享汽車可提供服務(wù)的時(shí)間。這些極大程度地影響了共享汽車運(yùn)營(yíng)商的收益與租車客戶的滿意度。因此，伴隨電動(dòng)共享汽車的發(fā)展，共享汽車的優(yōu)化調(diào)配問題研究面臨更加嚴(yán)峻的新挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)燃油共享汽車的優(yōu)化調(diào)配問題已有一定的研究成果積累。根據(jù)調(diào)配主體的不同，有基于顧客的調(diào)配和基于調(diào)配員的調(diào)配兩種模式：基于顧客的調(diào)配方式，受租車顧客行為的不確定性影響大；基于調(diào)配員的調(diào)配方式，需要額外付出調(diào)配員的人力成本，但因調(diào)配員的行為可控而具有更好的優(yōu)化效果。

共享汽車的優(yōu)化調(diào)配模型通常以運(yùn)營(yíng)商利潤(rùn)最大、運(yùn)行成本最小或客戶滿意度最高為目標(biāo)，采用混合整數(shù)規(guī)劃、兩階段隨機(jī)規(guī)劃以及啟發(fā)式算法優(yōu)化求解。然而以電動(dòng)汽車作為共享汽車時(shí)，共享汽車運(yùn)營(yíng)商在決策車輛優(yōu)化調(diào)配方案時(shí)還需聯(lián)合決策車輛的充電計(jì)劃。

針對(duì)電動(dòng)汽車的充電計(jì)劃，許多文獻(xiàn)從不同角度開展了電動(dòng)汽車的充電優(yōu)化研究，包括電動(dòng)私家車、出租車、公交車。但是針對(duì)新興發(fā)展的電動(dòng)共享汽車的優(yōu)化調(diào)度研究尚處于起步階段。共享電動(dòng)汽車作為一種新興商業(yè)模式，開展面向共享電動(dòng)汽車的優(yōu)化調(diào)度，研究有利于升級(jí)智慧出行，促進(jìn)電力交通互聯(lián)網(wǎng)深度融合。共享汽車運(yùn)營(yíng)商優(yōu)化調(diào)度的目的是實(shí)現(xiàn)凈收益最大化，即以最小的成本投入來(lái)最大化地滿足租車用戶需求。

可租賃狀態(tài)的共享汽車與租車客戶在時(shí)空分布上的不匹配，是共享汽車運(yùn)營(yíng)商提高收益面臨的焦點(diǎn)問題。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院、國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司電力科學(xué)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(shù)學(xué)報(bào)》增刊1上撰文，建立共享電動(dòng)汽車優(yōu)化調(diào)度混合整數(shù)線性規(guī)劃模型，實(shí)現(xiàn)車輛調(diào)配與充電計(jì)劃的聯(lián)合優(yōu)化。

圖1 模型框架示意圖

他們基于網(wǎng)絡(luò)流模型，計(jì)及電動(dòng)汽車充電對(duì)車輛可提供租賃服務(wù)狀態(tài)的影響，同時(shí)實(shí)現(xiàn)時(shí)間和空間維度的共享汽車租賃業(yè)務(wù)供需匹配分析；并結(jié)合租賃業(yè)務(wù)特點(diǎn)，提出租賃站點(diǎn)車流量守恒約束、共享車輛狀態(tài)轉(zhuǎn)移守恒約束。以調(diào)度周期內(nèi)運(yùn)營(yíng)商凈收益最大為優(yōu)化目標(biāo)，考慮路網(wǎng)、車、租賃需求及充電網(wǎng)絡(luò)約束，建立共享電動(dòng)汽車優(yōu)化調(diào)度混合整數(shù)線性規(guī)劃模型，同時(shí)優(yōu)化決策車輛調(diào)配方案和充電計(jì)劃。

研究人員指出，結(jié)合共享電動(dòng)汽車租賃業(yè)務(wù)特點(diǎn)，在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)流分析模型中，添加共享電動(dòng)汽車的車輛狀態(tài)約束、狀態(tài)轉(zhuǎn)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(tài)判斷，可實(shí)現(xiàn)共享電動(dòng)汽車租賃業(yè)務(wù)時(shí)空維度的供需匹配分析。共享電動(dòng)汽車優(yōu)化調(diào)度的收益水平與車輛數(shù)量和車載電池容量關(guān)聯(lián)，算例中運(yùn)營(yíng)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(dòng)汽車作為電動(dòng)汽車推廣發(fā)展的新興商業(yè)模式，發(fā)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(diào)配策略對(duì)車載電池壽命損耗的影響，后續(xù)有待開展更精準(zhǔn)的建模研究，進(jìn)一步提高共享電動(dòng)汽車運(yùn)營(yíng)商的收益與租賃服務(wù)能力，提高用戶滿意度，促進(jìn)綠色智慧電力交通互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)。

本文編自2022年《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》增刊1，論文標(biāo)題為“基于網(wǎng)絡(luò)流的共享電動(dòng)汽車優(yōu)化調(diào)度”。本課題得到了國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。