摘要
城市公共交通系统中，公交系统电气化是我国新能源转型升级的重要举措，逐步采用电动公交车替代传统燃油、燃气公交车已成为必然的发展趋势。激增的电动公交车数量必将带动相关配套充电服务设施规模的增加，而现有规划的充、换电站往往无法满足新增电动公交车的充电需求。最初的电动公交系统在设计时对场地规模、电力负荷等方面考虑不足，使得原有充电设施规模与日益渐增的充电需求形成了直接矛盾，新增充电服务设施规划建设是缓解这一矛盾的重要方法，而电动公交充电需求聚点具有充电负荷大且多分布于城市核心区域的特点，大量充电服务设施的新建将导致电网负荷量激增，因此研究电动公交充电设施顺序扩建规划具有十分重要的现实意义。本文引入栅格化理论思想对AP(Affinity propagation)聚类算法进行改进，并利用栅格权值的设置，得到最优的电动公交充电站建设顺序。并构建了考虑储能需求的电动公交充电站顺序扩建优化模型。主要研究内容如下： 首先，梳理关于电动公交车运营电动化趋势分析、充电需求、充换电站选址及储能需求四个方面的研究现状，并基于电动公交车的运营特征，分别对充电模式下电力补充的电量需求进行了分析，构建了电动公交车充电需求模型。 其次，介绍AP聚类算法的原理及步骤，分析其应用于电动公交充电站顺序扩建选址领域的不足，并提出将改进栅格化AP聚类算法运用于电动公交系统电站顺序扩建选址问题中。通过引入栅格化理论，粗块化候选站点信息并设置栅格权重，弥补了传统AP聚类算法在选址中视候选点被选择概率相同的不足。同时，讨论了电动公交充电服务设施充电服务范围的划分问题，引入Dirichlet图思想对电动公交车系统电站的服务范围进行划分。最终，选用重庆市59个公交首末站点进行了算例分析，得出了顺序扩建候选站点选址集合。 最后，研究充电需求、电网储能系统配置特征、快充站点三个方面的分布特征，建立了配置储能系统的电动公交快充充电站顺序扩建的优化模型。以第四章中得到的顺序扩建候选点集合为初选集合进行算例分析，采用优化模型，选出最佳配置储能系统的四个快充充电站并确定了每个站点的充电设施数量。算例结果表明，优化电动公交电站系统，并配置储能系统顺序扩建充电站，能够更经济的实现整个电动公交系统网络的最优化发展。 综上，本文提出的利用栅格化思想改进AP聚类算法可以运用到充电站的选址当中，并通过调整权值的大小决策充电站建设的先后顺序。同时，所构建的配置储能系统充电站顺序扩建优化模型能够为电动公交充电站的布局优化提供参考。
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