《Sustainable Cities and Society》：Persistent Efficiency-Equity Mismatches in EV Infrastructure Planning: A Multi-Scale Spatial Consistency Analysis
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在电动汽车（EV）转型的过程中，效率与公平性的矛盾在不断演变。
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宏观层面的趋同掩盖了微
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在电动汽车（EV）转型的过程中，效率与公平性的矛盾在不断演变。
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宏观层面的趋同掩盖了微观层面服务差距的持续存在。
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大城市需要更长时间才能实现空间上的协调一致。
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城市内部和边缘地区存在持续性的规划矛盾。
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多尺度分析揭示了基础设施不平等的隐藏问题。
引言
电动汽车充电站（EVCS）的空间规划对于促进可持续出行、缓解续航焦虑以及确保公平使用新兴的电力交通系统至关重要。在现有文献中，有两种主要的EVCS规划模式：以工程为中心的模型侧重于系统效率，利用交通流量、主要道路和网络拓扑将充电器设置在车辆流量最高的地区（Hu等人，2026年）；而以可达性为中心的模型则强调社会经济公平性，结合人口密度、就业分布和人口特征来满足社区需求（Ermagun和Tian，2024年）。
尽管这两种方法都很普遍，但它们在不同EV采用阶段的空间一致性仍不为人所充分理解。随着电动汽车在总乘客车队中的比例（EV%）增加，工程驱动的需求与社会公平性要求之间的相对紧张关系可能会发生变化，从而形成尚未系统研究的空间模式。现有研究通常孤立地探讨这些模式，或者通过静态的、单一时期的评估来进行分析，忽略了随着电气化进程的推进，这两种模式之间的协调性如何波动。对于那些旨在在复杂的大都市地区平衡工程性能与社会正义的规划框架来说，这一知识空白尤为重要，因为这些地区的出行需求和社会空间结构是异步发展的。
此外，EVCS文献中的一个常见隐性假设是，基础设施的总体扩张自然而然地会带来公平的结果。人们往往认为，随着EV%的增加和充电基础设施网络的发展，效率驱动的分配策略与公平性驱动的分配策略之间的差异会逐渐消除。然而，这种趋同是否真的存在，尤其是在细致的空间尺度上，仍然没有得到充分验证（Hopkins等人，2023年）。除了方法论比较之外，空间一致性还具有直接的计划意义。不同模型之间的持续不对齐可能导致基础设施分布不均和投资优先级冲突。因此，理解这两种模型是否真正趋同对于模型评估至关重要。
本研究通过比较从初期到接近饱和阶段的整个EV采用过程中，以工程为导向和以可达性为导向的模型，对这种自然趋同的假设提出了挑战。我们不仅关注宏观层面的覆盖范围，还旨在探讨这两种规划模式在多个尺度上的空间协调性如何演变。为此，我们引入了一个双模型一致性分析框架，用于评估不同可达性半径范围内的空间重叠和矛盾。这种方法使研究人员能够区分表面的趋同（由服务缓冲区的扩展所驱动）和在更细致的空间分辨率下仍然存在的更深层次的结构差异。重要的是，该框架作为一个比较分析工具，而不是对现实世界基础设施规划过程的直接再现。这两种分配模式被视为理想化的规划逻辑，它们分别突出了EVCS部署中的不同优先事项。因此，结果应被解释为揭示空间规划倾向的结构差异，而不是再现实际决策环境中的全部制度、政治或市场驱动的复杂性。
本研究中的“可达性”是指基于空间接近度的可达性，即基于距离的充电基础设施访问能力，而不是包括行为或体验可达性的全部条件。这一区分很重要，因为尽管接近度和可达性在概念上是相关的，但并不等同，后者涵盖了用户体验和系统性能的更广泛维度。虽然广义上的可达性可能包括行为、可负担性、安全性和可靠性等方面，但本研究关注的是空间维度，以便在不同规划模式之间进行一致的比较（Martens，2017年；van Wee，2022年）。因此，本研究中的“公平性”是通过其空间维度来解读的。
本文对可持续发展文献做出了三项主要贡献：首先，它为EV采用阶段的跨范式比较提供了统一的框架；其次，它表明覆盖率的饱和可能会掩盖持续存在的空间不对齐问题，强调了超越总体指标的细致诊断的重要性；第三，它提供了实证证据，表明这些模式在不同规模的城市中具有结构性的一致性，凸显了EV基础设施部署中效率与公平性之间的普遍性矛盾。
章节片段
背景
现有研究将EVCS规划视为一个空间优化问题，旨在平衡基础设施成本、系统性能和用户可达性（Wang等人，2022年）。历史上，该领域的研究分化为两种不同的建模模式：以工程为中心的优化和以可达性为中心的社会分析。
方法
我们使用双模型框架来评估以工程为中心和以可达性为中心的EVCS分配模式之间的空间一致性。图1展示了该框架的流程图，包括两个连续步骤：（1）使用两种不同的建模模式独立生成EVCS分配方案；（2）在不同EV%下进行多尺度空间一致性分析。
两种视角下的EVCS分配
为了为定量分析提供视觉基础，我们首先展示了两种建模模式的空间聚合模式。图3显示了两个城市的EVCS位置的核心密度图。坐标采用通用横轴墨卡托（UTM）投影，其中东经和北纬表示平面距离（单位：公里）。这些视觉差异表明，两种建模方法强调不同的空间分配倾向。
讨论
本研究采用分阶段的EV采用表示方法，来考察不同市场渗透水平下的空间一致性。该框架不模拟时间动态，而是提供跨阶段的比较，以隔离空间分配模式。实际上，EV采用和充电基础设施的部署可能通过反馈机制共同演变，这可能会影响基础设施扩张的时间节点和速度。然而，这种动态不太可能改变
结论
本研究系统地考察了EV采用过程中以工程为中心和以可达性为中心的EVCS建模模式之间的空间一致性。通过引入多尺度一致性分析框架，我们发现了一个关键悖论：虽然宏观层面的服务覆盖（地理存在）随着EV采用的增加而迅速饱和，但微观层面的空间可达性矛盾仍然持续存在。
CRediT作者贡献声明
Hongyu Hu：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化、验证、软件使用、资源获取、方法论设计、调查、数据分析、概念构建。 Chang Xu：撰写 – 审稿与编辑、资源管理、方法论设计、数据管理。 Noah Durst：撰写 – 审稿与编辑、验证。 Dong Zhao：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、验证、项目监督、方法论设计、资金获取、概念构建。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的报告内容。
致谢
本研究得到了美国国家科学基金会（NSF）通过授予编号为#2214872的资助。本文中表达的任何观点、发现、结论或建议均为研究人员的个人观点，并不一定反映NSF的观点。
