集成层次分析法-熵权法-博弈论与 GIS 的电动汽车充电站选址框架

《TRANSPORTATION RESEARCH PART D-TRANSPORT AND ENVIRONMENT》：Integrated AHP–Entropy–Game Theory and GIS framework for EV charging station site selection

　　

摘要 电动出行的快速增长需要强大的框架来支持电动汽车充电站的最优部署。本研究提出了一种整合空间决策支持框架，结合层次分析法、熵权法、博弈论偏差最小化赋权方法和地理信息系统，以确定土耳其伊兹密尔市适宜的充电站选址。该方法将基于文献分析的层次分析法赋权与基于熵的分析赋权相结合，以实现平衡的多标准空间分析。结果表明，距输电线路的邻近程度获得最高权重，应被解释为基础设施邻近性及潜在并网可行性指标，而非电网容量或电力系统充分性的直接衡量标准。人口密度以及主要交通可达性因素（包括主干道和交通枢纽）作为间接需求与出行指标对适宜性有所贡献。高度适宜区域主要集中在中部和北部城区（科纳克、卡尔希亚卡、博诺瓦、巴拉克利），占总面积的6.51%，另有17.08%的区域被划为适宜区域。

引言 全球技术进步无疑加速了经济发展，但同时也加剧了环境外部性。自工业革命以来，以最大化产出为目标的生产导向型投资加深了对化石燃料的依赖，尤其是在交通运输领域。内燃机车辆产生的二氧化碳排放仍是气候变化和环境退化的主要驱动因素之一。面对不断加剧的压力，各国政府实施了日益严格的环境法规，迫使制造商遵守更高的可持续性标准。因此，汽车行业被推向更绿色的生产战略，交通系统的电气化转型既是政策必然要求，也是产业转型议程（Bi等人，2025；Commane和Schiferl，2022；Zhang等人，2024）。

在这一结构性转变中，电动汽车作为一种减少石油依赖和缓解全球变暖的战略工具，受到了广泛关注（Lam等人，2013）。与传统车辆相比，电动汽车显著减少了尾气排放，提高了能源效率，并使可再生能源（如风能）能够更有效地融入整体能源系统（Giménez-Gaydou等人，2016）。石油价格持续攀升和全球能源需求增长进一步加剧了交通系统重构的紧迫性（Alhazmi等人，2017），而对化石燃料枯竭的担忧也促使各国优先重视资源高效利用和长期可持续性（Lam等人，2013）。在这一不断演变的环境中，推动替代能源发展和促进能源转型的举措获得了越来越多的动力（Erba?等人，2018）。汽车行业的转型不仅有助于提高能源效率，还有助于减少交通全生命周期中的环境影响（Ge等人，2011）。

除减排外，电动出行的推广还有助于形成更加可持续和宜居的城市环境。电动汽车与更低的城市噪声水平相关（Andrenacci等人，2016；Flammini等人，2019），并减少了碳氧化物和氮氧化物排放（Akbari等人，2018）。此外，先进电池技术提供了高效的储能能力。通过车辆到电网系统，储存的电力可以回馈电网，从而支持发电与消费之间的平衡（Hadian等人，2020）。认识到这些多维效益，众多国家引入了政策激励和数字平台以加速电动汽车的普及。例如，中国开发了集充电站搜索、导航和数字支付功能于一体的移动应用程序（Li等人，2018），印度则宣布了雄心勃勃的目标，计划在2030年前大幅扩展电动汽车的使用规模（Li等人，2024）。

作为一个高度依赖进口能源资源的国家，土耳其将其国家能源与环境战略同《巴黎气候协定》的承诺相一致，设定了2030年碳减排目标（联合国，2015）。为实现这一目标，包括地热、风能、太阳能、固体生物质和沼气在内的可再生能源生产得到了大幅扩展（土耳其统计局，2026a）。同时，国产电动汽车生产也在加速。在国家电动汽车计划下，TOGG的产量较上一年增长了50%，2024年电动汽车占整车销售总量的10%。此外，土耳其注册电动汽车数量从2024年的185,513辆急剧上升至2025年的373,733辆（能源市场监管机构，2025），反映了该国可持续出行的快速发展。与电动汽车市场增长并行的是充电基础设施的显著扩展。根据国际能源署的数据，2022年安装了1,800个慢速充电桩和360个快速充电桩；2023年增至7,000个慢速桩和3,100个快速桩；2024年达到6,000个慢速桩和5,900个快速桩（国际能源署，2025）。此外，还推出了一款全国性移动应用程序，提供充电站位置、类型和价格的实时信息，增强了充电生态系统的透明度和便利性（联合国欧洲经济委员会，2025）。

尽管取得了上述进展，充电基础设施的充分性和空间效率仍然是重大挑战。充电站的存在本身并不能保证有效服务；相反，其空间配置直接影响运营效率、可达性和用户满意度。分布不足或次优的布局可能会加剧里程焦虑并阻碍电动汽车的普及（Feng等人，2024）。现有网络尚未达到完全最优的覆盖或性能水平，不适当的选址决策会增加投资和运营成本，同时降低用户满意度（?elik和Ok，2024；Charly等人，2023；Cui等人，2018）。因此，充电基础设施部署需要系统的、基于分析的、数据驱动的规划方法（Huang等人，2023；Jia等人，2012）。地方、区域和中央各级政府之间的有效协调对于确保长期可持续性同样至关重要（?elik和Ok，2024）。

值得注意的是，最优选址决策不仅涉及可达性考量，还须涵盖电力系统稳定性。战略性布置的充电站可以缓解电网中的负荷不平衡、电流波动和电压偏差，从而增强系统灵活性和可靠性（Aggarwal等人，2024；Andrenacci等人，2016；Flammini等人，2019；Ge等人，2011）。因此，充电站选址构成一个多维决策问题，必须协调基础设施可行性、经济效率、环境可持续性和电网韧性。

在学术文献中，充电站选址主要被概念化为多标准决策问题（Erba?等人，2018）。在不同国家背景下的实证研究纳入了多样的评估标准。例如，英国的研究考虑了道路类型、路边停车位可用性、道路坡度和距加油站距离（Mahdy等人，2022）；西班牙的研究整合了交通密度、人口密度、社会活动区域和区域成本（Jordán等人，2021）；而中国的调查则强调了建设成本、用户满意度和能源消耗（Zu和Sun，2022）。这些应用案例说明了充电站选址决策固有的多维性和情境依赖性。

为应对这一复杂性，许多研究将多标准决策技术与地理信息系统相结合，以实现空间可视化和适宜性制图（Charly等人，2023；Csiszár等人，2020；Faustino等人，2023；Prakobkaew和Sirisumrannukul，2024；Zafar等人，2021）。在土耳其、印度、波兰、英国和爱尔兰的应用中，经常采用层次分析法和模糊层次分析法来确定标准优先级，随后将这些权重嵌入基于地理信息系统的空间分析中（Ademulegun等人，2022；Ghosh等人，2021；Guler和Yomralioglu，2020；K?os和Sierpiński，2023；Mahdy等人，2022）。此外，博弈论近期也被纳入充电站规划，用于建模充电管理、定价策略、用户行为和竞争互动（Jiang等人，2023；Lin等人，2024；Ma等人，2023；Shakerighadi等人，2018；Xiong等人，2020）。

然而，一个重要的方法论局限仍然存在。许多基于多标准决策的框架严重依赖主观赋权程序，当判断来源不明确时，可能引入偏差并限制可重复性。相反，纯客观赋权技术可能忽视决策者优先级和情境化政策考量。虽然基于模糊逻辑的方法试图处理不确定性，但其数学复杂性和计算负担可能限制实际实施。对于混合赋权方法，各权重向量背后的信息基础以及合并这些向量的依据应明确说明，以澄清由此产生的适宜性评估的解释。

为解决这一方法论问题，本研究将层次分析法的优先级权重与从同一基于文献的成对比较矩阵计算出的熵权法分析权重相结合。层次分析法代表了编码在比较中的优先级结构，而熵权法则基于归一化信息离散度提供了另一种分析变换。随后使用博弈论偏差最小化程序将两个权重向量合并，以调和源自共同信息源的替代赋权结构。所得到的综合权重随后在地理信息系统环境中实施。各个标准地图通过加权叠加分析进行组合，产生用于伊兹密尔省充电站规划的空间适宜性地图。该地图识别出需要进一步评估的优先区域，而非最终的投资选址。

通过偏差最小化程序将基于文献的层次分析法优先级与熵权法分析权重相结合，本研究为基于地理信息系统的充电站适宜性评估提供了一个综合赋权框架。本研究并未声称提出全新的方法论范式，而是将其贡献定位为现有基于地理信息系统的多标准决策选址方法在情境化方面的整合性扩展。先前的研究已广泛证明了基于地理信息系统的多标准决策模型（特别是层次分析法、模糊层次分析法、TOPSIS及相关混合方法）在充电站选址规划中的实用性。在此基础上，本研究通过博弈论协调机制将层次分析法优先级权重与熵权法分析权重相结合，并将由此产生的偏差最小化综合权重在伊兹密尔省的地理信息系统环境中实施。就此而言，本研究的贡献在于提供了一个透明且平衡的赋权程序，同时考虑了基于文献的优先级和基于熵的分析变异性，而非提出全新的选址方法类别。

各章节摘要

电动汽车充电站选址研究 随着电动出行在全球范围内扩展，充电站选址已成为日益突出的研究主题。随着环境关切加剧和可持续交通系统获得政策优先地位，充电站选址规划已演变为一项多维决策问题。除技术基础设施考量外，选址过程还必须同时考虑社会、经济、环境和空间动态。一般而言，设施选址问题

层次分析法 层次分析法是多标准决策方法中最广泛使用的技术之一，为分析复杂决策问题提供了结构化框架。通过将决策问题分解为层次化组织的组成部分，层次分析法增强了分析清晰度，并确保评估过程全程的逻辑一致性（Cojocariu等人，2026；Kalyan等人，2026）。尽管这一基本思想最早由Myers和Alpert于1968年提出，但随后被正式化为一种

应用阶段 在本研究中，电动汽车充电站选址的决策过程通过一个三阶段方法框架进行了结构化设计，该框架包含层次分析法、熵权法和基于博弈论的整合方法。这些方法已在众多学科领域中得到广泛应用——包括能源规划、公共服务、环境管理和交通基础设施——为应对复杂的多标准决策问题提供了系统的分析工具。

在研究范围内

层次分析法、熵权法和博弈论方法对研究结果影响的评估 充电站选址是一个复杂的多标准决策问题，必须同时考虑多个维度，包括物理和环境约束、交通可达性、距输电基础设施的邻近程度、现有加油基础设施以及间接需求相关因素。在本研究中，这些标准的相对重要性通过三种互补方法确定：层次分析法、熵权法和博弈论方法

方法论贡献及其在文献中的定位 本研究的方法论贡献应在更广泛的充电站选址文献框架内谨慎解读。基于地理信息系统的多标准决策方法已被广泛用于评估充电站选址，通过整合空间标准、基于文献的赋权程序和适宜性制图来完成评估。因此，本研究并不声称引入全新的方法论范式。相反，它将其贡献定位为一种整合性的且

结论 电动出行的快速扩展需要分析透明且空间明确的框架来支持充电基础设施规划。针对这一需求，本研究开发了一种整合空间决策支持框架，结合了层次分析法、熵权法、博弈论偏差最小化赋权和地理信息系统，以识别土耳其伊兹密尔省适宜的充电站选址。通过将基于文献的层次分析法优先级权重与熵权法分析权重相结合

作者贡献声明 Fahri Alp Erdo?an：撰写初稿、方法论、调查研究、概念构思。Murat Ba?e?mez：审稿与编辑、可视化、验证、软件、方法论、调查研究、形式分析、数据管理、概念构思。Mehmet Alper Akdemir：审稿与编辑、调查研究、概念构思。Murat Sa?ba?：审稿与编辑、调查研究、概念构思。

Halim Kazan：写作——审阅与编辑、调查研究、概念构思。

利益冲突声明

作者声明，他们没有任何已知的竞争性财务利益或个人关系，这些因素可能被认为会影响本论文中报告的研究工作。

Fahri Alp Erdo?an | Murat Ba?e?mez | Mehmet Alper Akdemir | Murat Sa?ba? | Halim Kazan

伊斯坦布尔大学，工商管理学院，34452，Fatih，伊斯坦布尔，土耳其