高效、低成本的电动公交充电网优化方案
华北电力大学电气与电子工程学院的研究人员程瑜、陶冀，在2018年《电工技术学报》增刊2上撰文（论文标题为“快充模式下电动公交充电网络优化规划模型”），提出一种电动公交充电网络优化规划模型，基于线路的路网及调度特征，建立快充模式下电动公交充电需求分析模型。
考虑公交站点、快充站点和电网接入点的分布特征，以充电网络投资成本、公交车因充电附加损耗成本和配电网接入投资成本最小为目标，建立公交快充服务网络优化选址和定容模型。针对模型全局寻优问题，采用线性化技术，提出模型的求解算法。
将模型应用到某城市区域19条公交线路更换为快充电动公交线路的规划场景，算例结果表明模型优化了城市公交快充设施的布局，有利于建立高效、低成本公交充电服务网。
近年来，公交系统中电动公交车已成规模化发展趋势。以河北省为例，规划2019年更换及新增的城市公交车中纯电动公交车占比达到80%。与私家电动车及其他社会电动车不同，电动公交充电需求与公交路网站点分布和公交行车调度密切关联，其特有的时空分布特征对配网运行规划的影响不容小觑，空间上在城市配网核心功能区聚集度高；时间上与电网日间峰荷重叠，负荷同时率高。
城市电动公交示范建设初期，一般选择在具有一定停车位容量的公交线路首末站布局公交充电站。这种简易规划思路，不利于提高充电网络利用率，并使配网升级改造投资被动适应充电网络建设。
国内外学者开展了大量充电站规划研究，并取得了有益的进展。规划中，充电需求常基于路网交通车流信息预测或采用油-电折算的方法估算；结合电动汽车行驶特征，可更精细化仿真充电需求。目前，融合公交路网和公交调度多维信息的公交充电需求仿真预测研究尚不成熟，充电需求分析主要用于充电和换电模式下公交充电站的运行策略优化。
文献[7]只考虑公交日行驶总电量需求平衡；文献[8]基于动态采集的公交到站、离站时间和车载电池SOC状态分析充电需求；文献[9]基于发车时刻信息和环境温度仿真公交充电需求。快充模式下，电动公交车载电池容量较小、充电功率大、日间充电频次多，充电需求影响大且仿真预测难度大。
与慢充和换电模式相比，快充模式电动公交具有单位里程耗电量少、充电时间短、车辆及电池容量配置需求少的优势，本文侧重针对快充电动公交系统研究充电网络优化规划。
针对电动公交的充电网络规划模型及求解方法研究尚少。文献[11]针对换电模式，研究充、换电设施和所需电池数量的规划。文献[12]研究城市公交充电设施选址优化，优化中计及一个公交充电站服务多条线路的经济性，以及不同位置充电站接入上级电网的便捷性差异。
已有的充电站优化规划相关文献中，目标函数选取充电站投资成本和运行成本最小、电动汽车用户的充电成本最小，或者同时考虑用户支出、充电网络服务能力以及配电网损耗成本等多方利益进行联合优化规划。
针对充电站选址优化模型的求解，文献[15]采用分支定界法求解混合整数线性规划模型；文献[17-21]采用智能算法或改进的智能算法求解；文献[22,23]采用Pareto前沿分析求解多目标规划。城市中大规模电动公交充电网络规划问题属于复杂优化问题，本文采用线性规划思路建模和求解，避免智能算法可能陷入局部最优解的劣势。
综上，本文旨在面向城市规模化快充公交系统，研究高效、低成本公交充电服务网的规划模型及求解算法。第一阶段，根据公交路网及其调度需求，建立时序模型细化模拟公交充电需求；第二阶段，以公交公司、充电网络运营者和电网企业因公交电气化付出的社会总成本最小化为目标，考虑充电需求点、充电站点、电气接入点间的支撑约束，建立公交充电服务网优化规划模型，并转换成混合整数线性规划模型进行求解，提高求解效率和精度。
随着电动公交大规模推广，公交快充服务网络优化规划研究具有重要意义。传统思路下，直接在公交线路首末站布局快充电站的思路过于简单。本文模型基于对快充模式下公交充电需求的精细仿真分析，综合考虑公交场站、候选快充站点以及电气接入点的分布特征，以支撑电动公交快充服务的总成本投入最小为优化目标，实现公交充电需求点-公交快充站点-电网接入点间连结关系的优化规划。
针对某城区内19条公交线路全部替换为电动公交的规划场景，应用本模型开展实例公交快充网络规划方案研究，优化决策出快充站点的数量、选址、快充桩数量配置，以及公交场站与快充站点的服务归集关系。
算例分析表明：快充模式下，电动公交充电需求规模较大，且高峰充电需求在日间有分布；考虑公交路网和调度特征约束与电网接入能力约束后，采用本文模型优化规划公交快充网络，可减少充电站投资成本以及充电负荷接入对电网新增投资需求的推动。
通过与常规思路下规划方案比对，优化规划方案节约了29%的社会总成本，验证了规划模型的可行性与有效性，有利于更好地支撑建设高效低成本的公交充电网络，助力电动公交大范围推广。