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充电成本驱动的电动公交车队调度策略和配置优化研究
| 论文题名： | 充电成本驱动的电动公交车队调度策略和配置优化研究 |
| 关键词： | 纯电动公交;充电成本;分时电价;充电调度;优化配置 |
| 摘要： | 随着交通电气化的不断推进，电动公交得到了广泛的普及应用，有效缓解了传统燃油公交造成的能源危机和环境污染问题。然而，在传统公交向纯电动公交的转型过程中，还存在诸多困难。一方面，电动公交由于电池容量限制和充电时间长的问题，必须在传统的公交行程调度中考虑充电决策，另一方面，基础设施配置不合理、不完善也限制了电动公交的进一步发展。 本文以电动公交的充电成本为切入点，考虑充电成本对电动公交日运行调度决策的引导，以及相应产生的充电需求对电动公交充电站基础设施配置优化的影响，主要工作总结如下: 针对电动公交的调度特性以及光储充电站的运行特性，本文首先介绍了电动公交调度相关概念及模型，指出电动公交需在传统调度的基础上考虑充电调度。总结了影响电动公交充电需求的能耗影响因素，通过灵敏性分析指出关键的影响因素为温度和载客量，以此划分四种典型场景，设置不同的能耗影响因子。其次，介绍电动公交的不同充电模式及充电曲线，分析不同充电模式对应的运行策略。最后介绍光储充电站的结构和控制方式，阐述了光伏发电，储能充放电和电动公交充电需求之间的控制流程，分析其对消纳新能源和降低充电成本的作用。 针对电动公交日充电运行优化调度问题，研究了集中控制下电动公交车队日内行程分配和充电调度决策，以最小化日充电运行成本为目标，考虑分时电价影响的充电费用，充电等待成本和空载行驶成本，建立MILP模型，最后，通过算例分析验证了提出的调度策略对车辆的充电决策进行了合理的引导，有效降低了日运行充电成本，并分析了不同能耗影响因子下产生的充电需求差异，以及充电桩配置规模对车队日内总调度车辆数的影响，为实际电动公交车队的调度运行提供参考。 针对电动公交充电基础设施的优化配置问题，考虑电动公交光储充电站基础设施配置优化，提出双层模型，上层决策充电站的选址和定容问题，下层模型以充电成本驱动的电动公交车队日充电运行调度模型为基础，增加光伏和储能相关约束，通过遗传算法和CPLEX求解器交互迭代求解，最后通过算例验证合理配置光伏储能设施，虽然在投资初期会增加额外的成本，但能显著降低从电网购电的费用，年均投资运行成本更低，配置储能的充电站也能均衡调度电动公交充电负荷，避免电动公交集中充电现象。研究结果为电动公交光储充电站的规划投建提供参考。 |
| 作者： | 陈珊玉 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 舒隽 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华北电力大学(北京) |
| 学位年度： | 2022 |
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