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为探究充电基础设施对电动汽车（EV）普及的影响，研究人员建立了基于复杂自适应系统（CAS）的电动汽车 - 充电基础设施建设（EV - CIC）多智能体模型。模拟研究发现私人充电桩安装率等因素影响显著，该研究为政策制定提供理论依据，助力 EV 市场发展。
随着环保意识的增强和对传统燃油汽车依赖的减少，电动汽车（Electric Vehicles，EV）逐渐成为汽车行业的新宠。它被视为新一轮经济增长的突破口，也是实现交通能源转型的根本途径。零尾气排放、低能耗等优势，让许多国家纷纷大力推动电动汽车的发展，期望提高其市场占有率。然而，电动汽车在推广过程中遇到了不小的阻碍，其中 “里程焦虑” 问题让不少消费者对电动汽车望而却步。想象一下，车主开着电动汽车，却难以找到充电桩，尤其是在电量不足且无法抵达目的地时，这种焦虑感会极大地影响消费者对电动汽车的接受度。这背后的主要原因在于，充电基础设施的完善程度直接关系到用户的使用体验，其数量、布局、充电速度和可靠性等因素，都是影响电动汽车普及的关键。
目前，充电基础设施的发展存在诸多问题。在数量方面，中国作为电动汽车市场的重要参与者，虽然市场份额占全球的 60% 以上，但截至 2023 年底，公共充电桩仅有 272.6 万个，每 5 辆电动汽车才有不到 1 个公共充电桩，而且区域分布不均衡，部分地区的用户充电焦虑更为严重；私人充电桩的安装率也较低，仅有 37.82% 的 EV 用户安装了私人充电桩。在充电设施的质量上，公共充电桩中具有快速充电性能的直流桩数量较少，桩车比低，且故障率接近三分之一，这不仅影响了车辆的平均充电速度，还降低了用户的使用体验和满意度。此外，充电价格的波动也让消费者在使用电动汽车时有所顾虑。
为了解决这些问题，深入探究充电基础设施对电动汽车普及的影响，石家庄铁道大学等多所院校的研究人员开展了一项重要研究。研究成果发表在《iScience》杂志上。
研究人员采用多智能体建模方法，构建了基于复杂自适应系统（Complex Adaptive System，CAS）的电动汽车 - 充电基础设施建设（EV - CIC）多智能体模型。该模型综合考虑了消费者、汽车制造商、政府和充电设施供应商等多个主体的行为，以及充电基础设施建设的多个方面和相关政策因素。
在研究过程中，研究人员设定了多种模拟场景，包括基线场景、单因素变化场景、组合因素变化场景以及政策干预场景等。通过这些场景的模拟，研究人员深入分析了不同因素对电动汽车市场份额的影响。
基线场景分析：设定初始参数，模拟电动汽车市场份额随时间的变化。结果显示，随着时间推移，市场份额稳步增长，但最终稳定在 40% 左右，且增长曲线呈 S 形，与创新扩散曲线相符，但市场份额仍未超过 50%。
单因素变化场景分析：
- 公共充电桩数量：模拟结果表明，公共充电桩数量与电动汽车市场份额呈正相关，在早期，市场份额随充电桩数量增加而快速上升，但边际效益逐渐递减，在该模型设定下，700 个充电桩能实现最佳效用。
- 私人充电桩安装率：当安装率低于 20% 时，电动汽车市场份额呈下降趋势；随着安装率提高，市场份额稳步增长，且边际增长率稳定，说明提高私人充电桩安装率对推动电动汽车市场发展至关重要。
- 充电桩故障率：故障率与电动汽车市场份额呈负相关，降低故障率能显著提升市场份额，但在故障率较低时，用户对故障率的微小变化不太敏感，大幅降低故障率才能明显增加市场份额。
- 公共充电桩充电价格：随着充电价格上升，电动汽车市场份额呈下降趋势，反映出消费者对运营成本的价格敏感性，稳定的充电价格对电动汽车市场的长期发展至关重要。
组合因素变化场景分析：综合分析发现，在稳态下，私人充电桩安装率对市场份额的影响最大，每提高 10%，市场份额增加 4%；其次是公共充电桩数量，每增加 100 个，市场份额增加 1.58%；然后是故障率，每降低 10%，市场份额增加 1.3%；充电价格影响相对较小，每降低 10 元，市场份额增加 1%。同时，研究还发现，当市场份额大于 0.5 时，电动汽车成为主流车辆，此时的组合特征为高私人充电桩安装率、适量的公共充电桩、低故障率和低充电价格。
政策干预场景分析：
- 充电桩补贴率：补贴率增加时，电动汽车市场份额逐渐上升。在早期，高补贴率能加速市场份额增长，消费者对补贴率变化较为敏感；后期，市场份额相对稳定，消费者对补贴率变化的敏感度降低。50% 的补贴率结合国家补贴政策，可起到缓冲作用，避免市场冲击。
- 私人充电桩共享政策：实施共享政策后，电动汽车市场份额比未实施时更高，稳态下市场份额增加 13%，但初期增长快，后期受市场饱和等因素限制。
研究结论和讨论部分，该研究明确了公共充电桩数量、私人充电桩安装率、充电桩故障率、公共充电桩充电价格、充电桩补贴率以及私人充电桩共享政策等因素对电动汽车市场的关键影响。研究表明，提高私人充电桩安装率和推动其共享政策，对促进电动汽车市场发展具有重要意义，政策制定者和行业相关人员应予以重视。此外，研究还指出了自身的局限性，如研究对象范围有限，未考虑插电式混合动力汽车（PHEVs）和公共领域；模型构建简化，未充分考虑城市间的异质性和消费者决策过程的复杂性；场景设置受限，未充分考虑城际旅行场景和动态因素等。未来可从这些方面进行改进，提高模型的实用性和预测准确性。
总之，这项研究为理解充电基础设施与电动汽车市场之间的关系提供了重要的理论依据，有助于政策制定者制定更有效的政策，推动电动汽车行业的健康、可持续发展。
研究人员为开展研究，主要运用了以下关键技术方法：采用多智能体建模方法构建 EV - CIC 模型；以河北省为研究区域，通过问卷调查获取消费者个人属性数据，从统计局收集区域相关数据，借助专家评分获取车辆性能等数据；利用 NetLogo 进行模拟，IBM SPSS Statistics 25.0 进行统计分析，Origin 2021 进行结果分析与可视化。
