[論文レビュー] Electric Vehicle Charging Station Network Equilibrium Models and Pricing Schemes.

Ahmadreza Moradipari, Mahnoosh Alizadeh|arXiv (Cornell University)|Nov 21, 2018

Transportation and Mobility Innovations参考文献 1被引用数 6

ひとこと要約

本稿は、異種価格下でのユーザーのルーティングおよび充電意思決定を捉える電気自動車充電ステーション向けのネットワーク均衡モデルを構築する。最初の最良の限界コスト価格設定が、混雑と電力コストを内部化することで社会的最適性を達成できることを示し、特定の混雑モデル下では一意な均衡が得られることを示している。

ABSTRACT

In this paper, we develop and apply a framework to characterize network equilibrium traffic and charge patterns in an electric transportation network, mainly focused on the effect of heterogeneities in charging prices across different charging stations. Furthermore, we design optimal charging station prices that can jointly manage societal congestion and electricity costs. Our framework explores the effect of cost-minimizing users preferring different charging stations based on their charge amount and the charging stations' energy prices, and how this endogenous energy vs. route choice connection defines the threshold-based structure of flows at Wardrop equilibria. We discuss the uniqueness properties of the equilibria and showcase how first-best marginal cost-based pricing can enforce the socially optimal travel and charge behavior in the network, but only under certain charging station congestion models.

研究の動機と目的

• 電気自動車ネットワークにおける経路選択と充電ステーション選択の相互作用をモデル化すること。
• 充電ステーション間の価格差がユーザー行動およびネットワークフローのパターンに与える影響を分析すること。
• 社会的混雑および電力コストを内部化する最適価格設定を設計すること。
• Wardrop均衡が一意かつ社会的に最適となる条件を確立すること。

提案手法

• 異種エネルギー価格下での経路選択と充電ステーション選択を統合したネットワーク均衡フレームワークを構築する。
• ユーザー行動を費用最小化としてモデル化し、移動、充電、エネルギーコストに基づく意思決定を想定する。
• Wardrop均衡の原則に従い、ステーション利用を特徴付けるしきい値に基づくフロー構造を適用する。
• 変分不等式の定式化を用いて均衡条件を表現し、一意性を分析する。
• 私的コストと社会的コストを一致させるために、最初の最良の限界コスト価格設定を導入する。
• 特定の充電ステーション混雑モデル下での均衡の一意性を分析する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 異種価格の充電料は、EVネットワークにおけるユーザーのルーティングおよび充電ステーション選択にどのように影響するか？
• RQ2 このようなネットワークにおけるWardrop均衡のフロー分布を特徴付ける構造的性質は何か？
• RQ3 充電ステーションの混雑が存在する状況で、Wardrop均衡が一意となる条件は何か？
• RQ4 限界コストに基づく価格設定は、社会的に最適な充電およびルーティング行動を強制できるか？
• RQ5 混雑と電力コストは、均衡結果をどのように形作るか？

主な発見

• 最初の最良の限界コスト価格設定により、ネットワーク全体で社会的に最適な移動および充電行動を強制できる。
• エネルギー選択と経路選択の内生的結合のため、均衡はしきい値に基づく構造を示す。
• 特定の充電ステーション混雑モデル下では、一意な均衡が確立される。
• 費用最小化ユーザーは、充電量とエネルギー価格に基づいてステーションを選択し、全体のネットワークフロー分布を形成する。
• フレームワークにより、価格設定が混雑と電力コストを同時に管理する仕組みが明らかになる。
• 社会的最適性の妥当性は、想定される充電ステーション混雑構造に依存する。