![[09127409082]](https://barast.com/wp-content/uploads/2021/01/newlogo.png){kind=small}
جایگزینی ناوگان استراتژیک برای برقیسازی حمل و نقل جادهای سنگین
کامیونهای برقی (ETs) به عنوان یک راه حل امیدوارکننده برای کربنزدایی از حمل و نقل جادهای بار ظهور کردهاند. با این حال، پذیرش آنها در ناوگان شرکتهای لجستیک چالشهای قابل توجهی را به همراه دارد. مدیران ناوگان باید بین سرمایهگذاری در ETs و کامیونهای دیزلی (DTs) تعادل برقرار کنند، پیامدهای عملیاتی ترکیب ناوگان در حال تحول را ارزیابی کنند و برای سرمایهگذاریهای مورد نیاز در زیرساختهای شارژ ایستگاه برنامهریزی کنند. برای پرداختن به این چالشها، ما یک مدل برنامهریزی عدد صحیح مختلط را برای بهینهسازی تصمیمات خرید و نجات کامیون در یک افق برنامهریزی چند ساله پیشنهاد میکنیم. نوآوری اصلی این مدل در بررسی صریح سرمایهگذاریهای زیرساخت شارژ ایستگاه و استفاده از شارژ سریع عمومی برای حمل و نقل طولانی مدت نهفته است. ما از این مدل برای تجزیه و تحلیل عوامل فنی، اقتصادی و سازمانی مؤثر بر استقرار ETs در ناوگانهای سنگین استفاده میکنیم. نتایج ما نشان میدهد که پذیرش خودروهای برقی میتواند منجر به هزینههای کل پایینتری در مقایسه با ناوگانهایی شود که کاملاً از خودروهای برقی دوچرخ (DT) تشکیل شدهاند. با این حال، دستیابی به این کاهش هزینهها به بودجههای موجود برای سرمایهگذاریهای اولیه قابل توجه و ارتقاء اتصال به شبکه برق در ایستگاه بستگی دارد. علاوه بر این، سرعت و مقیاس پذیرش خودروهای برقی به شدت تحت تأثیر توزیع جغرافیایی مشتریان قرار دارد. به طور خاص، هنگامی که خودروهای برقی میتوانند صرفاً با شارژ ایستگاه کار کنند، پذیرش سریع بهینه است. در مقابل، اتکا به شارژ سریع عمومی، پذیرش خودروهای برقی را کندتر و با قطعیت کمتری مواجه میکند. قیمتگذاری فعلی برای خدمات شارژ سریع عمومی همچنان به طرز بازدارندهای بالا است و پذیرش گسترده خودروهای برقی را حتی اگر هزینههای خرید خودروهای برقی همچنان رو به کاهش باشد، محدود میکند.
مقدمه
انتشار CO2 مرتبط با حمل و نقل، 23 درصد از کل انتشار جهانی در سال 2023 را تشکیل میدهد که اهمیت این بخش را در کاهش تغییرات اقلیمی برجسته میکند [1]. دستیابی به اهداف بلندپروازانه اقلیمی نیازمند کاهش قابل توجه این انتشارها است که با مداخلات سیاستی عمده و پذیرش وسایل نقلیه با سوخت جایگزین پشتیبانی میشود [2]. اتحادیه اروپا (EU) به عنوان بخشی از توافق سبز اتحادیه اروپا، اقدامات متعددی را برای تسهیل این گذار اجرا کرده است. این اقدامات شامل قوانینی با هدف کاهش انتشار CO2 کامیونهای جدید [3]، استقرار گسترده زیرساختهای شارژ سریع عمومی برای پشتیبانی از وسایل نقلیه الکتریکی [4] و معرفی ETS 2، یک طرح جامع تجارت انتشار گازهای گلخانهای که اکنون حمل و نقل جادهای را نیز در بر میگیرد [5]، میشود.
در میان وسایل نقلیه با سوخت جایگزین، کامیونهای برقی (ETs) به عنوان یک راه حل امیدوارکننده برای کربنزدایی از حمل و نقل جادهای بار ظهور کردهاند. در مقایسه با کامیونهای دیزلی معمولی (DTs)، کامیونهای برقی انتشار CO2 در چرخه عمر خود را به میزان قابل توجهی کاهش میدهند، به ویژه هنگامی که با منابع انرژی تجدیدپذیر کار میکنند [6]. علاوه بر مزایای زیستمحیطی، کامیونهای برقی به طور فزایندهای از نظر هزینه رقابتی هستند. هزینه کل مالکیت کامیونهای برقی در حال حاضر با کامیونهای برقی برای کامیونهای کوچکتر که مسیرهای کوتاه را طی میکنند، قابل مقایسه است و پیشبینیها نشان میدهد که اگر قیمت باتری همچنان کاهش یابد، میتوان به زودی به برابری هزینه در همه بخشها – از جمله حمل و نقل طولانی مدت – دست یافت [7]، [8]، [9]. این مزایا، کامیونهای برقی را به گزینهای به طور فزایندهای مناسب برای شرکتهای لجستیکی تبدیل میکند که هدفشان کربنزدایی مقرون به صرفه از عملیات خود است.
تأثیر عملیاتی جایگزینی DTها با ETها برای عملیاتی که میتوانند به شارژ آهسته و خارج از شیفت ایستگاه متکی باشند، نسبتاً کم است، البته تا زمانی که ETها برد کافی برای یک مسیر کامل داشته باشند [10]، [11]. در حالی که شارژ ایستگاه مزایایی مانند هزینههای برق کمتر و کاهش زمان از کارافتادگی را ارائه میدهد، نصب زیرساختهای شارژ لازم اغلب نیاز به ارتقاء اتصال شبکه برق ایستگاه برای پاسخگویی به تقاضای برق افزایش یافته دارد [12]، [13]. در حمل و نقل طولانی مدت، چالشهای عملیاتی برجستهتر میشوند. ETها یا باید به پیشرفتهای قابل توجهی در برد دست یابند یا شارژ سریع در مسیر را برای فعال کردن عملیات کارآمد انجام دهند [14]، [15]. از این رو، الزامات شارژ برای ETها پیامدهای عملیاتی و زیرساختی برای شرکتهای لجستیکی به همراه دارد.
مزایا و چالشهای مربوط به ETها، تصمیمات برنامهریزی بلندمدت ناوگان شرکتهای لجستیک را پیچیده میکند. مدیران ناوگان باید بین سرمایهگذاری در ETها یا DTها تعادل برقرار کنند، تأثیر عملیاتی ترکیب ناوگان آینده حاصل را ارزیابی کنند و برای زیرساختهای شارژ لازم و اتصالات شبکه با ظرفیت بالاتر برنامهریزی کنند. علاوه بر این، عوامل برونزا – مانند پیشرفت در فناوری باتری و گسترش شبکههای شارژ عمومی – بر دشواری پیشبینی پیامدهای اقتصادی ادغام ETها در ناوگان میافزایند. در همین حال، مدیران ناوگان باید بودجههای محدود را مدیریت کنند، اطمینان حاصل کنند که ناوگان ظرفیت کافی برای پاسخگویی به تقاضای حمل و نقل مشتریان خود را دارد و ناوگان آینده را با اهداف بلندمدت کربنزدایی شرکت، مشتریان و سیاستگذاران آن همسو کنند.
انگیزه تحقیق ما، چالش برنامهریزی بلندمدت ناوگان با ETها و DTها است. ما یک مدل برنامهریزی عدد صحیح مختلط را برای بهینهسازی تصمیمات خرید و نجات کامیون در ناوگان یک شرکت لجستیک در یک افق چند ساله توسعه داده و اعمال میکنیم. این مطالعه بر اساس چندین مطالعه قبلی است که مدلهای جایگزینی ناوگان را برای ناوگان اتوبوسها [16]، حمل و نقل بار شهری [17] و حمل و نقل بار سنگین [18] توسعه دادهاند. با این حال، مطالعات موجود ملاحظات مهمی را در برقرسانی ناوگان در نظر نمیگیرند. به طور خاص، مطالعات موجود نقش بالقوه شارژ سریع عمومی در برقرسانی حمل و نقل در مسافتهای طولانی را نادیده میگیرند و ظرفیت شبکه برق دپو را در نظر نمیگیرند، که ممکن است مستلزم ارتقاءهای پرهزینه و زمانبر برای پشتیبانی از شارژ شبانه دپو باشد. برای پرداختن به این شکافهای تحقیقاتی، ما با گسترش مسئله جایگزینی ناوگان به منظور گنجاندن تصمیمات سرمایهگذاری برای زیرساخت شارژ دپو، شامل شارژ عمومی برای برقرسانی حمل و نقل در مسافتهای طولانی، و در نظر گرفتن سرمایهگذاریها در ظرفیت شبکه دپو، به ادبیات کمک میکنیم.
دومین سهم ما مربوط به کاربرد مدل ما است که بینشهای جدیدی در مورد عوامل فنی، اقتصادی و سازمانی مؤثر بر ادغام ETها در ناوگانهای سنگین ارائه میدهد. با تجزیه و تحلیلهای گسترده سناریو و حساسیت، تأثیر بودجههای محدود و اهداف کربنزدایی، نقش گزینههای شارژ عمومی و تأثیر قیمت دیزل و برق بر تصمیمات سرمایهگذاری ناوگان را ارزیابی میکنیم. نتایج ما نشان میدهد که در حالی که پذیرش ETها میتواند هزینههای کل را کاهش دهد، این نتیجه به سرمایهگذاریهای اولیه قابل توجه و ارتقاء ظرفیت شبکه انبار بستگی دارد. توزیع جغرافیایی مشتریان و اتکا به زیرساختهای شارژ سریع عمومی، سرعت و میزان استقرار ET را بیشتر تعیین میکند. این یافتهها ممکن است راهنماییهایی برای مدیران ناوگان، اپراتورهای شبکه و توسعهدهندگان زیرساخت در گذار به سمت ETها ارائه دهد. علاوه بر این، نتایج ما سیاستگذاران را در مورد استراتژیهایی برای تسهیل کربنزدایی حمل و نقل جادهای بار در عین حفظ پایداری مالی برای شرکتهای لجستیک آگاه میکند.
این مقاله به شرح زیر ساختار یافته است. در بخش 2، مروری بر ادبیات مربوط به مسائل جایگزینی ناوگان ارائه میدهیم. بخش 3 به شرح مسئله و فرمولبندی ریاضی آن میپردازد. در بخش 4، یک مطالعه عددی بر اساس مقادیر پارامترهای تجربی، شامل تحلیل سناریو و حساسیت، برای نشان دادن مدل خود و ایجاد بینشهای عملی ارائه میدهیم. در نهایت، نتیجهگیریهای خود را در بخش 5 ارائه میدهیم.(منبع).