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极端天气让高速服务区充电负荷不升反降:雨雪压低交通流量 4.8%~23%,负荷随之下滑

2026-10-15

> 直觉上极端天气会让电动车能耗上升、充电更频繁,这篇的结论正好反过来:在高速公路服务区这个场景里,雨雪天气导致服务区电动汽车充电负荷显著降低,且影响程度呈现空间异质性。原因在于路径上起主导作用的是交通流——文中援引的文献给出降雨、降雪可使高速公路交通流量降低 4.8%~23%,车少了,服务区充电负荷自然随之下降。方法链条是四步:建路网与车速能耗模型、用层次量子聚类把用户按行驶里程与停车时间、家庭收入、年龄等特征分组并匹配车型(区分电池容量与充电功率)、用天气修正因子与焦虑电量系数刻画极端天气对车速、交通流量与充电决策的综合影响、最后蒙特卡洛抽样得到负荷。作者留了一条明确边界:本文未考虑频繁充电导致电池老化进而改变充电行为的影响。

缺的是哪一块

电动汽车负荷预测已有大量研究,但两条线都有洞。

一条是用户—车型的关联。已有工作有的基于出行需求和停车时间建交通行为模型,但没充分涵盖个性化出行特征;有的用心理模型纳入出行特征,但没量化年龄、收入对车型选择的影响;有的结合社会特征划分群体提升了精度,却忽略了电池容量、充电功率这些车型参数对负荷的影响;也有工作指出长途用户更倾向选大容量电池,但没分析充电功率对充电时间的约束。

另一条是天气。有的模型考虑了温度对能耗的影响但没涵盖天气因素;有的把天气和空调启停对耗电量的影响建进模型,但没深入极端天气对交通流和用户行为的影响;也有研究建了极端天气对城市居民出行行为和交通流的影响模型,但缺少针对高速公路的部分。

四步怎么搭

步骤 · 做法

① 路网与能耗 · 用图论方法对高速公路路网建模;建立车速能耗模型,路段平均驾驶速度取 80 公里每小时

② 用户分群与车型匹配 · 层次量子聚类算法(HQC),按行驶里程、停车时间、家庭收入、年龄等多维特征划分群体,用 SSE 与 DBI 指数确定聚类数;匹配模型区分电池容量、充电功率等车型参数

③ 极端天气耦合 · 基于天气修正因子建立天气—交通状态耦合模型,量化极端天气对车速、交通流量和充电决策的综合影响;引入焦虑电量系数刻画充电决策变化

④ 负荷抽样 · 蒙特卡洛法随机抽样,得到高速公路服务区充电负荷的时空分布

初始状态假设:电动汽车进入高速公路时的初始电量服从正态分布 N(0.85,0.1),即起始电量取 0.85。

验证对象是某高速公路实际路网,分别预测降雨和降雪天气下服务区充电负荷的时空分布。

结果数字

检验项 · 结果

用户—车型匹配模型 · 能有效反映用户对车型的差异化需求

极端天气对充电负荷的影响 · 导致服务区电动汽车充电负荷**显著降低**

影响的空间特征 · 影响程度呈现空间异质性

雨雪对交通流量的影响(引自文献 [15]) · 可导致高速公路交通流量降低 4.8%~23%,进而影响充电行为的随机性与负荷时空分布的波动性

原文图

图1 降雨场景下六个服务区的充电负荷曲线
图1 降雨场景下六个服务区的充电负荷曲线

图1 降雨场景下 S1—S6 六个服务区的 24 小时充电负荷:虚线(考虑降雨)整体压在实线(不考虑)下方,午前与傍晚双峰同时被削低。

图2 降雪场景下六个服务区的充电负荷曲线
图2 降雪场景下六个服务区的充电负荷曲线

图2 降雪场景的对照实验:负荷同样整体下滑,部分服务区压低幅度比降雨场景更大。

作者承认的限制

限制 · 原文口径

未考虑电池老化 · 「本文未考虑频繁充电导致电池老化,进而改变其充电行为的影响,未来将针对此问题加以改进」

起始电量是假设值 · 初始电量服从正态分布 N(0.85,0.1)是本文设定的假设,不是实测分布

交通流量降幅来自引文 · 4.8%~23% 这个区间是文中援引文献 [15] 的结果,不是本文实测

验证对象为单一路网 · 以某高速公路实际路网做仿真验证,未做多区域对照

一句话判断

对服务区运营方,这条结论是反直觉但可操作的:雨雪天的充电负荷不是涨而是跌,因为压低负荷的是出行量而不是单车能耗——排班和储能调度按「负荷下降且空间分布不均」来准备,比按「极端天气负荷激增」更符合模型给出的结果。

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