- 頭條分時電價模式下，電動公交實現經濟運行的快速有序充電方法2021-08-08 作者：蔡子龍 束洪春 | 來源：《電工技術學報》 | 點擊率：導語發展純電動公交對減少石油消耗量和改善城市環境具有十分重要的意義。以滿足電動公交運營為前提，昆明理工大學電力工程學院的研究人員蔡子龍、束洪春，在2020年《電工技術學報》增刊2上撰文，提出一種分時電價模式下能使電動公交經濟運行的快速充電策略。研究結果表明，該文所提電動公交充電策略能起到削峰填谷、降低負荷波動的作用，并且充電成本更低，可作為電動公交制定行車計劃和充電計劃的參考。
為應對石油資源枯竭和燃油汽車所帶來的環境污染問題，新能源汽車特別是純電動汽車已引起各國政府、科研機構和產業界的廣泛關注。中國政府已把純電動汽車作為新能源汽車發展的主要戰略取向。純電動公交（簡稱電動公交）具有零怠速、行駛過程中污染小、節能減排效果明顯等優點，是當前電動汽車推廣的重點方向。
但實際運營的電動公交存在搭載的動力電池體積和質量大、價格高、循環壽命短、充電費用高等問題，其經濟性并不理想。因此在保證電動公交正常運營前提下，尋找一種能使其經濟運行的充電方式和運營模式，具有重要的理論和現實意義。
電動公交的充電方式有交流慢充、交直流快充（簡稱快充）和換電三種方式。
交流慢充是指電動公交完成一天的運行任務以后回到充電站，利用夜間分時電價谷時段進行小功率慢充，優點是有利于電網削峰填谷，減少充電成本和延長電池壽命，缺點是車載動力電池體積大、價格高、經濟性差。快充能快速補充電能，但大功率無序充電易帶來諧波污染、引起變壓器過載和加大電網峰谷差。
換電模式是指當電動公交動力電池電量消耗完畢后換上充滿電的動力電池的一種電量補給模式，其優點是換電速度快、標準容易統一、易于實現充電與電網的良性互動和減少充電對電網產生的不利影響，缺點是換電站建設投資大、經濟性不好。
電動公交的上述幾種充電方式和充電策略各有優缺點，很難同時實現充電友好性和運營經濟性兩個目標。
對非公交類電動汽車充電策略和運營模式目前已有較多研究，主要集中在充電需求預測、V2G及輔助服務、并網、充換電站規劃等方面。部分學者對電動公交充電策略進行研究并取得一定進展。
但是這些研究主要從電網的視角出發，大多采用換電方式，優化目標是削峰填谷、改善電能質量和減少充電成本，極少考慮電動公交的交通特性，特別是沒有把電動公交的充電策略與其行車計劃結合起來，使得所建立的模型實用性不強。
隨著動力電池性能的不斷提升，國家對快充類純電動公交實行財政支持政策，鼓勵電動公交采取快充充電方式。鑒于此，昆明理工大學的研究人員將電動公交的充電策略和其行車計劃編制結合起來考慮，提出一種利用電動公交進入場站停留間隙進行能量補給的快速充電方式，并給出了在這種充電方式下的最優充電策略，以及實現該充電策略的三階段優化算法。最后通過一條實際電動公交線路的行車計劃和充電計劃編制對所建模型進行驗證。
研究人員最后得出以下結論：
1）通過對電動公交的各種充電方式對比分析，提出利用電動公交發車間隙進行快速充電的充電方式。在分時電價機制下，建立電動公交可行車次鏈最優充電策略求解模型、最優車次鏈選擇模型和最優車次鏈夜間充電計劃二次規劃模型。
2）以一條電動公交線路的行車計劃和充電計劃編制問題作為研究對象，將線路參數代入上述三階段模型，求解出該公交線路的所有可行車次鏈的最優充電計劃、最優車次鏈及其充電計劃、充電成本等參數。將求解結果與無序充電的求解結果進行對比，結果顯示，本文所提分時電價模式下電動公交快速有序充電策略研究相較于無序充電能節約24%的運行成本，且具有充電過程連續、充電成本低和能降低電網峰谷差等優點。
3）公交公司根據求解結果可以畫出最優車次鏈的時空網絡圖，電動公交可根據求解結果依次執行車次任務、充電任務和等待任務，求解結果邊界清晰，契合公交公司調度習慣，具有一定的應用價值。
另外，在取得以上研究成果的同時，本文僅將模型應用于編制單條電動公交線路的行車計劃和充電計劃，對電動公交的區域調度充電策略研究將是下一個方向。
以上研究成果發表在2020年《電工技術學報》增刊2上，論文標題為“分時電價模式下電動公交快速有序充電策略”，作者為蔡子龍、束洪春。
