【摘要】：作為交通領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排的重要工具,電動(dòng)汽車的推廣和使用吸引了全球范圍內(nèi)的高度關(guān)注。電動(dòng)汽車盡管呈現(xiàn)出大規(guī)模推廣應(yīng)用的趨勢,但過去面臨的諸多挑戰(zhàn)至今依然存在。其中,電池及其充電技術(shù)的相對不成熟,以及充電服務(wù)不完善,已然成為阻礙電動(dòng)汽車市場推廣和應(yīng)用的突出因素。而且,以充電服務(wù)供給不足與充電服務(wù)運(yùn)行機(jī)制缺失為代表的充電服務(wù)發(fā)展問題,使得當(dāng)前的電池與充電技術(shù)對電動(dòng)汽車推廣與使用的制約作用更為突顯。加快充電服務(wù)發(fā)展,已是電動(dòng)汽車實(shí)現(xiàn)成功發(fā)展必須重視的現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵問題,也是保障未來大規(guī)模電動(dòng)汽車市場正常運(yùn)行必須重視的前瞻性問題。本文正是在這樣的背景和問題導(dǎo)向下,從電動(dòng)汽車、充電基礎(chǔ)設(shè)施與充電服務(wù)三個(gè)市場共同構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)框架出發(fā),在現(xiàn)有相關(guān)研究基礎(chǔ)上,對包括充電服務(wù)供給與充電服務(wù)市場運(yùn)行的供需匹配機(jī)制進(jìn)行研究和設(shè)計(jì),從理論上豐富充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及特定目標(biāo)下的充電服務(wù)市場運(yùn)行機(jī)制的研究成果,在實(shí)踐層面為加快充電服務(wù)發(fā)展的機(jī)制選擇提供參考。首先,本文在分析充電基礎(chǔ)設(shè)施經(jīng)濟(jì)屬性的基礎(chǔ)上,研究了充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)主體問題。從包含互補(bǔ)品的波特競爭力模型以及電動(dòng)汽車推廣應(yīng)用與充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)運(yùn)營之間的博弈支付來看,充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是非常必要和緊迫的。通過對充電基礎(chǔ)設(shè)施的消費(fèi)使用過程分析,電動(dòng)汽車接入充電基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行的充電過程會(huì)對電網(wǎng)及其他負(fù)荷的運(yùn)行產(chǎn)生溢出效應(yīng),充電基礎(chǔ)設(shè)施表現(xiàn)出明顯的準(zhǔn)公共品屬性。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)分理論以及改進(jìn)的經(jīng)營系數(shù)模型,對實(shí)際充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)運(yùn)營的案例分析表明,充電基礎(chǔ)設(shè)施具有非常顯著的準(zhǔn)經(jīng)營特性。不過,隨著技術(shù)進(jìn)步以及充電價(jià)格或者補(bǔ)貼政策的制定,充電基礎(chǔ)設(shè)施的準(zhǔn)公共品屬性和準(zhǔn)經(jīng)營特性這種經(jīng)濟(jì)屬性是可以轉(zhuǎn)變的。但是,當(dāng)前充電基礎(chǔ)設(shè)施的這種經(jīng)濟(jì)屬性以及充電基礎(chǔ)設(shè)施投入產(chǎn)出效應(yīng)分析表明,充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需要政府與市場的共同參與。而且,通過政府與市場的博弈分析表明,市場開展充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需要政府支持。因此,本文認(rèn)為,充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需要采取政府支持、市場建設(shè)的主體多元化策略以及相應(yīng)的投融資模式。其次,本文基于二部圖匹配理論,對實(shí)現(xiàn)充電服務(wù)資源配置最大化的快速充電服務(wù)需求側(cè)最大匹配進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì),并在該基本框架上引入集體理性,以更好地實(shí)現(xiàn)市場資源配置效率為目標(biāo),對快速充電服務(wù)需求側(cè)集體最優(yōu)的最大匹配進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)。本文將市場離散化的一輪快速充電服務(wù)運(yùn)行中電動(dòng)汽車與充電基礎(chǔ)設(shè)施雙方關(guān)于充電服務(wù)的交易問題,抽象為一個(gè)二部圖匹配問題。在該框架下,市場資源配置最大化轉(zhuǎn)化為充電服務(wù)二部圖最大匹配問題。本文建立了充電服務(wù)需求側(cè)最大匹配模型,并根據(jù)二部圖匹配中的Hall婚配定理,構(gòu)建了快速充電服務(wù)需求側(cè)最大匹配機(jī)制。隨后,在市場資源配置中引入集體理性假設(shè),并在時(shí)間與成本兩種集體偏好情形下,根據(jù)帶權(quán)最大最小二部圖匹配理論,對快速充電服務(wù)需求側(cè)集體最優(yōu)的最大匹配進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì),從集體偏好的角度實(shí)現(xiàn)了充電服務(wù)市場資源配置效率。算例分析表明,需求側(cè)集體最優(yōu)的最大匹配可最低成本或最快地實(shí)現(xiàn)充電服務(wù)匹配,具有良好的場資源配置效率。再次,本文引進(jìn)機(jī)制設(shè)計(jì)的個(gè)體理性與激勵(lì)相容目標(biāo),在需求側(cè)最大匹配基礎(chǔ)上,根據(jù)非合作博弈納什均衡理論,對快速充電服務(wù)需求側(cè)個(gè)體最優(yōu)的納什均衡匹配進(jìn)行了研究,并進(jìn)一步將個(gè)體理性延伸至整個(gè)充電服務(wù)市場,根據(jù)合作博弈穩(wěn)定匹配理論,對快速充電服務(wù)市場穩(wěn)定匹配進(jìn)行了研究。針對僅有電動(dòng)汽車用戶具有個(gè)體理性的“單邊理性市場”情形,本文在設(shè)定電動(dòng)汽車用戶效用函數(shù)基礎(chǔ)上,建立了快速充電服務(wù)需求側(cè)完全信息靜態(tài)博弈模型,并在引入Hall條件作為判斷和排除充電擁擠沖突問題的前提下,構(gòu)建了快速充電服務(wù)需求側(cè)納什均衡匹配機(jī)制。該機(jī)制下的最終匹配方案是一種Pareto最優(yōu)方案,不僅能夠?qū)崿F(xiàn)市場資源配置效率目標(biāo),而且還符合需求側(cè)的個(gè)體理性與激勵(lì)相容目標(biāo)。隨后,本文從技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析角度,對充電服務(wù)供給側(cè)可能存在個(gè)體理性的情形進(jìn)行了論證。針對充電服務(wù)供需雙側(cè)均具有個(gè)體理性的“雙邊理性市場”情形,本文在設(shè)定雙方效用函數(shù)的基礎(chǔ)上,根據(jù)延遲接受機(jī)制建立了嚴(yán)格偏好下的快速充電服務(wù)市場穩(wěn)定匹配機(jī)制。該機(jī)制的最終方案也是一種Pareto最優(yōu)方案,不僅可以實(shí)現(xiàn)市場資源配置效率,還符合供需雙側(cè)的個(gè)體理性與激勵(lì)相容。算例分析表明,快速充電服務(wù)個(gè)體最優(yōu)的博弈匹配在實(shí)現(xiàn)滿足充電服務(wù)市場資源配置效率、個(gè)體理性與激勵(lì)相容目標(biāo)上具有較好的表現(xiàn)。最后,本文在動(dòng)態(tài)分時(shí)電價(jià)機(jī)制基礎(chǔ)上,通過引入常規(guī)充電服務(wù)下的電動(dòng)汽車用戶個(gè)體理性,根據(jù)非合作博弈均衡理論,建立了單個(gè)電動(dòng)汽車用戶最佳起始充電時(shí)間的博弈決策機(jī)制,并構(gòu)建了常規(guī)充電服務(wù)需求側(cè)個(gè)體最優(yōu)的博弈均衡機(jī)制。本文在對常規(guī)充電服務(wù)市場中電動(dòng)汽車用戶的充電行為進(jìn)行數(shù)學(xué)建模的基礎(chǔ)上,通過動(dòng)態(tài)分時(shí)電價(jià)機(jī)制,建立了電動(dòng)汽車用戶之間以及電動(dòng)汽車充電與電網(wǎng)之間的聯(lián)系,從而建立了基于最優(yōu)成本模型的電動(dòng)汽車用戶常規(guī)充電服務(wù)的充電博弈模型。通過對最優(yōu)成本模型的求解,得到了基于最佳起始充電時(shí)間的常規(guī)充電服務(wù)需求側(cè)個(gè)體最優(yōu)的博弈機(jī)制。算例分析表明,常規(guī)充電服務(wù)需求側(cè)個(gè)體最優(yōu)的博弈機(jī)制在提升電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和減小充電服務(wù)成本方面具有較好的效果。
【圖文】：

圖 1.1 消費(fèi)者對購買和使用電動(dòng)汽車存在的顧慮ig. 1.1 Consumers’concerns of purchasing and using electric vehic數(shù)據(jù)來源：http://www.zhuanlingyong.com/energycar動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程已能滿足公眾日常出行需要的情況下電動(dòng)汽車的推廣和使用顯得更為緊迫和重要。國務(wù)院產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012—2020 年）》指出，到 2015 年，合動(dòng)力電動(dòng)汽車?yán)塾?jì)產(chǎn)銷量力爭達(dá)到 50 萬輛。但從電，實(shí)際成效與所設(shè)定的目標(biāo)還存在較大的差距。這既與充電服務(wù)發(fā)展滯后相關(guān)。在電動(dòng)汽車電池及其充電能夠滿足日�；拘枨蟮那闆r下，充電服務(wù)發(fā)展的不用。一方面，作為充電服務(wù)的直接供給者，充電基礎(chǔ)服務(wù)資源的市場供給不足。而作為電動(dòng)汽車產(chǎn)品的互足間接抑制了電動(dòng)汽車的市場推廣。另一方面，作為與作為充電服務(wù)供給者的充電設(shè)施，雙方之間如何有

由于充電站 K 周邊人口聚集度不高、人口流動(dòng)量不大等原因，目前僅有一條，配置公交車僅 20 輛，該線路運(yùn)營時(shí)長 15.5 小時(shí)，但只有早晚高小時(shí)，且發(fā)班時(shí)間間隔為 10 分鐘。這導(dǎo)致站內(nèi) 6 臺直流充電機(jī)設(shè)備在間均處于閑置狀態(tài)，從而使得充電站 K 的使用率嚴(yán)重不足。假定市場可接受的投資收益率為 8%，該充電站的折舊周期為 10 年，即 的生命周期為 10 年，并且該生命周期內(nèi)年運(yùn)營成本不變，充電電量每年。按照改進(jìn)的項(xiàng)目經(jīng)營系數(shù)，經(jīng)計(jì)算可得，充電站 K 的經(jīng)營系數(shù)值為 0如果將其生命周期調(diào)整為 20 年，在市場可接受的投資收益率為 8%、基 0.828 元/千瓦時(shí)情況下，，充電站 K 的經(jīng)營系數(shù)值以及充電電價(jià)和其中的電價(jià)，與電動(dòng)汽車推廣帶來的充電電量增長率的關(guān)系如圖 3.3 所示。從以看出，電動(dòng)汽車的推廣帶來的充電電量的增長速度的不同，對充電基營性以及為實(shí)現(xiàn)純經(jīng)營性（即項(xiàng)目經(jīng)營系數(shù)等于 1）所設(shè)定的包含充電服內(nèi)的充電電價(jià)，均具有較大的影響。而且，總體上來看，充電站 K 具有的屬性特征。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：F426.61

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2541772