基于TOPSIS 法的电动重卡运力规划和换电站设置策略研究

戴淼 王翼

摘要：随着应用场景的持续挖掘，换电重卡市场蓬勃发展。然而，当前换电站建设及运营水平差异显著，盈利水平大相径庭。针对换电模式发展中存在的盈利能力不足、换电站与车辆匹配不当等实际问题，本文综合考虑电动重卡运力规划与换电站设置，以提高车辆和换电站使用率、降低总运营成本为核心指标。通过应用TOPSIS 法和熵权法，本文实现了对最优方案的精准、客观选择。研究成果对于运力需求方在整体布局电动化解决方案时具有重要的参考价值。

关键词：换电；运力；TOPSIS ；熵权法

中图分类号：U461 DOI ：10.20042/j.cnki.1009-4903.2024.06.007

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近幾年换电重卡在政策与市场双重驱动下实现了快速发展。根据中国汽车工业协会统计，2020—2022 年，我国新能源重卡销量由2 500 辆增长至2.52 万辆，渗透率也从0.15% 提升至3.74%。其中，换电重卡约占新能源重卡的半壁江山，尤其在钢厂、矿山、港口等中短途资源运输型场景实现了较好的应用。

换电模式相较于充电模式，具有4 大显著优势：首先，大幅提升了电动重卡的补能效率，将原本数小时的补能时间缩短至几分钟；其次，通过车电分离和电池租赁的方式，有效降低了车辆购置成本；第三，集中管理电池减少了电池损伤与容量衰减，进而提高了电池寿命与安全性；第四，换电模式便于控制充电时段，从而调节电网峰谷价差，降低了用电成本。

然而，当前换电站的建站及运营水平参差不齐，导致盈利水平存在显著差异。换电站建设与运营面临的主要问题包括投入成本高、选址困难以及站点使用率低。其中，站点使用率是决定换电站盈利能力的关键因素，而这又取决于运力规划的合理性和换电站设置的科学性。因此，将电动重卡运力规划与换电站设置统筹考虑，对于提升电动重卡与换电站的运营经济性具有重要意义。

目前国内对于换电模式的研究主要聚焦在产业链优化、基础设施布局优化以及经济性优化等方面。殷晓雪[1] 基于对换电重卡产业链条中的参与者及各个环节的活动价值的分析，提出了产业链优化的理论机制。李艳波[2] 等综合考虑运营路径上电动汽车流量与初始剩余电量的随机特性，引入扩张网络理论，构建了多路径条件下潜在的换电站选址数学模型。张彩庆[3] 等选择净现值、内部收益率和效益费用比3 个指标作为经济评价指标，构建了电动汽车充换电站成本- 收入分析模型并对换电站的经济性进行了评价。这些研究大多仅从站端角度出发，缺乏对运力需求满足的考虑，同时行业也缺乏多维目标协同优化的方法。

在进行电动重卡运力规划与换电站设置时，需要综合考虑运力满足程度、运输时效性、运营经济性等多个方面，这本质上是一个多目标决策问题。对于此类问题，采用TOPSIS 法进行评价所得结果比较客观。卢叶春[4] 等通过分析加油站要素和业态属性之间的相似性，以TOPSIS 法为基础，采用定性和定量分析相结合的方法，建立了多指标多业态决策模型。吕星皓[5]等运用熵权TOPSIS 法确定应急物流二级配送中心评价指标权重并计算各备选区域的重要度，得到应急物流二级配送中心的最优布局方案。

因此，本文将电动重卡运力与换电站设置进行统筹考虑，从运力满足程度、运输时效性和运营经济性等方面对各细分指标进行深入分析。通过构建基于TOPSIS 法的电动重卡运力规划与换电站设置策略模型，旨在优化采用换电模式的场景，进一步提升换电模式的运营能力。