近年來，公交系統中電動公交車已成規模化發展趨勢。以河北省為例，規劃2019年更換及新增的城市公交車中純電動公交車占比達到80%。與私家電動車及其他社會電動車不同，電動公交充電需求與公交路網站點分布和公交行車調度密切關聯，其特有的時空分布特征對配網運行規劃的影響不容小覷，空間上在城市配網核心功能區聚集度高；時間上與電網日間峰荷重疊，負荷同時率高。

城市電動公交示范建設初期，一般選擇在具有一定停車位容量的公交線路首末站布局公交充電站。這種簡易規劃思路，不利于提高充電網絡利用率，并使配網升級改造投資被動適應充電網絡建設。

國內外學者開展了大量充電站規劃研究，并取得了有益的進展。規劃中，充電需求常基于路網交通車流信息預測或采用油-電折算的方法估算；結合電動汽車行駛特征，可更精細化仿真充電需求。目前，融合公交路網和公交調度多維信息的公交充電需求仿真預測研究尚不成熟，充電需求分析主要用于充電和換電模式下公交充電站的運行策略優化。

文獻[7]只考慮公交日行駛總電量需求平衡；文獻[8]基于動態采集的公交到站、離站時間和車載電池SOC狀態分析充電需求；文獻[9]基于發車時刻信息和環境溫度仿真公交充電需求。快充模式下，電動公交車載電池容量較小、充電功率大、日間充電頻次多，充電需求影響大且仿真預測難度大。

與慢充和換電模式相比，快充模式電動公交具有單位里程耗電量少、充電時間短、車輛及電池容量配置需求少的優勢，本文側重針對快充電動公交系統研究充電網絡優化規劃。

針對電動公交的充電網絡規劃模型及求解方法研究尚少。文獻[11]針對換電模式，研究充、換電設施和所需電池數量的規劃。文獻[12]研究城市公交充電設施選址優化，優化中計及一個公交充電站服務多條線路的經濟性，以及不同位置充電站接入上級電網的便捷性差異。

已有的充電站優化規劃相關文獻中，目標函數選取充電站投資成本和運行成本最小、電動汽車用戶的充電成本最小，或者同時考慮用戶支出、充電網絡服務能力以及配電網損耗成本等多方利益進行聯合優化規劃。

針對充電站選址優化模型的求解，文獻[15]采用分支定界法求解混合整數線性規劃模型；文獻[17-21]采用智能算法或改進的智能算法求解；文獻[22,23]采用Pareto前沿分析求解多目標規劃。城市中大規模電動公交充電網絡規劃問題屬于復雜優化問題，本文采用線性規劃思路建模和求解，避免智能算法可能陷入局部最優解的劣勢。

綜上，本文旨在面向城市規模化快充公交系統，研究高效、低成本公交充電服務網的規劃模型及求解算法。第一階段，根據公交路網及其調度需求，建立時序模型細化模擬公交充電需求；第二階段，以公交公司、充電網絡運營者和電網企業因公交電氣化付出的社會總成本最小化為目標，考慮充電需求點、充電站點、電氣接入點間的支撐約束，建立公交充電服務網優化規劃模型，并轉換成混合整數線性規劃模型進行求解，提高求解效率和精度。

結論

隨著電動公交大規模推廣，公交快充服務網絡優化規劃研究具有重要意義。傳統思路下，直接在公交線路首末站布局快充電站的思路過于簡單。本文模型基于對快充模式下公交充電需求的精細仿真分析，綜合考慮公交場站、候選快充站點以及電氣接入點的分布特征，以支撐電動公交快充服務的總成本投入最小為優化目標，實現公交充電需求點-公交快充站點-電網接入點間連結關系的優化規劃。

針對某城區內19條公交線路全部替換為電動公交的規劃場景，應用本模型開展實例公交快充網絡規劃方案研究，優化決策出快充站點的數量、選址、快充樁數量配置，以及公交場站與快充站點的服務歸集關系。

算例分析表明：快充模式下，電動公交充電需求規模較大，且高峰充電需求在日間有分布；考慮公交路網和調度特征約束與電網接入能力約束后，采用本文模型優化規劃公交快充網絡，可減少充電站投資成本以及充電負荷接入對電網新增投資需求的推動。

通過與常規思路下規劃方案比對，優化規劃方案節約了29%的社會總成本，驗證了規劃模型的可行性與有效性，有利于更好地支撐建設高效低成本的公交充電網絡，助力電動公交大范圍推廣。