分时电价模式下，电动公交实现经济运行的快速有序充电方法

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发展纯电动公交对减少石油消耗量和改善城市环境具有十分重要的意义。以满足电动公交运营为前提，昆明理工大学电力工程学院的研究人员蔡子龙、束洪春，在2020年《电工技术学报》增刊2上撰文，提出一种分时电价模式下能使电动公交经济运行的快速充电策略。研究结果表明，该文所提电动公交充电策略能起到削峰填谷、降低负荷波动的作用，并且充电成本更低，可作为电动公交制定行车计划和充电计划的参考。

为应对石油资源枯竭和燃油汽车所带来的环境污染问题，新能源汽车特别是纯电动汽车已引起各国政府、科研机构和产业界的广泛关注。中国政府已把纯电动汽车作为新能源汽车发展的主要战略取向。纯电动公交（简称电动公交）具有零怠速、行驶过程中污染小、节能减排效果明显等优点，是当前电动汽车推广的重点方向。

但实际运营的电动公交存在搭载的动力电池体积和质量大、价格高、循环寿命短、充电费用高等问题，其经济性并不理想。因此在保证电动公交正常运营前提下，寻找一种能使其经济运行的充电方式和运营模式，具有重要的理论和现实意义。

电动公交的充电方式有交流慢充、交直流快充（简称快充）和换电三种方式。

交流慢充是指电动公交完成一天的运行任务以后回到充电站，利用夜间分时电价谷时段进行小功率慢充，优点是有利于电网削峰填谷，减少充电成本和延长电池寿命，缺点是车载动力电池体积大、价格高、经济性差。快充能快速补充电能，但大功率无序充电易带来谐波污染、引起变压器过载和加大电网峰谷差。

换电模式是指当电动公交动力电池电量消耗完毕后换上充满电的动力电池的一种电量补给模式，其优点是换电速度快、标准容易统一、易于实现充电与电网的良性互动和减少充电对电网产生的不利影响，缺点是换电站建设投资大、经济性不好。

电动公交的上述几种充电方式和充电策略各有优缺点，很难同时实现充电友好性和运营经济性两个目标。

对非公交类电动汽车充电策略和运营模式目前已有较多研究，主要集中在充电需求预测、V2G及辅助服务、并网、充换电站规划等方面。部分学者对电动公交充电策略进行研究并取得一定进展。

但是这些研究主要从电网的视角出发，大多采用换电方式，优化目标是削峰填谷、改善电能质量和减少充电成本，极少考虑电动公交的交通特性，特别是没有把电动公交的充电策略与其行车计划结合起来，使得所建立的模型实用性不强。

随着动力电池性能的不断提升，国家对快充类纯电动公交实行财政支持政策，鼓励电动公交采取快充充电方式。鉴于此，昆明理工大学的研究人员将电动公交的充电策略和其行车计划编制结合起来考虑，提出一种利用电动公交进入场站停留间隙进行能量补给的快速充电方式，并给出了在这种充电方式下的最优充电策略，以及实现该充电策略的三阶段优化算法。最后通过一条实际电动公交线路的行车计划和充电计划编制对所建模型进行验证。

研究人员最后得出以下结论：

1）通过对电动公交的各种充电方式对比分析，提出利用电动公交发车间隙进行快速充电的充电方式。在分时电价机制下，建立电动公交可行车次链最优充电策略求解模型、最优车次链选择模型和最优车次链夜间充电计划二次规划模型。

2）以一条电动公交线路的行车计划和充电计划编制问题作为研究对象，将线路参数代入上述三阶段模型，求解出该公交线路的所有可行车次链的最优充电计划、最优车次链及其充电计划、充电成本等参数。将求解结果与无序充电的求解结果进行对比，结果显示，本文所提分时电价模式下电动公交快速有序充电策略研究相较于无序充电能节约24%的运行成本，且具有充电过程连续、充电成本低和能降低电网峰谷差等优点。

3）公交公司根据求解结果可以画出最优车次链的时空网络图，电动公交可根据求解结果依次执行车次任务、充电任务和等待任务，求解结果边界清晰，契合公交公司调度习惯，具有一定的应用价值。

另外，在取得以上研究成果的同时，本文仅将模型应用于编制单条电动公交线路的行车计划和充电计划，对电动公交的区域调度充电策略研究将是下一个方向。

以上研究成果发表在2020年《电工技术学报》增刊2上，论文标题为“分时电价模式下电动公交快速有序充电策略”，作者为蔡子龙、束洪春。

下载论文PDF版，请点击左下角“阅读原文”，访问期刊网站。

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