电动汽车与电网互动:综述与展望

随着新能源发电、电动汽车的大规模发展,电网的调节能力持续下降,新能源消纳的压力日益增加,配电网的薄弱性逐渐暴露。电动汽车与电网互动技术的推广应用对于充电需求的满足、配电网建设压力的缓解、电动汽车灵活性资源的利用及新能源消纳都具有重要意义。文中从电动汽车与电网互动的技术研究、相关政策与标准制定、基础设施及能量管理等平台、信息安全以及示范应用五大方面入手,对电动汽车与电网互动领域的研究现状进行了系统总结,指出了现有研究中的不足之处,并进一步探讨了未来电动汽车与电网互动领域的潜在研究方向。

电动汽车代理商的博弈竞争模型和算法研究

随着电动汽车使用规模的扩大,传统集中调度的模式在优化算法上引发了"维数灾"的问题,为此引入竞争市场,提出了对电动汽车负荷进行多代理商管理的模式,有效降低了算法规模。在该模式下,提出基于博弈论的代理商决策优化模型,并针对含对手策略的0-1整数规划问题,提出仿蛛网算法和时间分块的方法。以锂离子电池电动汽车和铅酸蓄电池电动汽车为例进行仿真,结果表明,该决策优化模型可以有效提高代理商的利润。

基于动态概率潮流的住宅区电动汽车代理商定价策略

考虑电价引导下的电动汽车充电负荷波动对配电系统电压质量的影响,提出了住宅区电动汽车代理商定价策略制定方法。首先,通过拉丁超立方采样技术构建电动汽车充电场景,根据主从博弈理论确定各充电场景的充电起始时间,建立电动汽车动态概率负荷模型。其次,应用半不变量动态概率潮流求解各节点的电压幅值概率分布,以此评估电压合格情况,并以代理商期望收益最大为目标,以电价波动限值和电压合格率期望值为约束,建立代理商定价策略。再次,采用双层粒子群算法求解电动汽车代理商定价策略,在底层优化中处理电价约束条件,顶层优化中处理系统约束条件。最后,在IEEE 33节点配电系统中进行仿真分析,仿真结果表明:相较无序充电,所提出定价策略优化得到的动态电价能够显著改善不同电动汽车规模下节点电压幅值的动态概率特性,使其满足电压合格率期望值约束,并保证代理商总收益随着电动汽车接入数量增加而稳定增长。

中国电动汽车发展及车网互动对新型储能配置的影响

电力系统新型储能发展预期高,但存在与其他灵活调节资源统筹考虑不足的问题。随着电动汽车持续快速发展,未来电动汽车车网互动必将影响新型储能需求,新型储能规划必须与电动汽车发展统筹考虑。通过分析影响电动汽车发展与车网互动调节能力的关键因素,研判中国电动汽车的发展规模,结合电动汽车用能习惯与电力系统调节需求,构建了中国电动汽车灵活性潜力研究模型,并从系统全局优化角度,评估车网互动灵活调节能力,分析了对中国及其7个区域新型储能配置的影响。

考虑电动汽车代理商非理想行为的充电博弈分析

考虑电动汽车代理商的主观、非理想行为,对代理商协调电动汽车的充电竞争进行研究。每个代理商考虑相邻代理商行为,以成本最小为目标,确定自身的充电策略,包括充电时间和充电量。代理商之间的竞争通过建立一个两阶段的非合作博弈模型来模拟,根据主观评估对手的行为,用期望效用理论和前景理论来研究代理商充电策略对博弈结果的影响。算例表明,当代理商的理想或非理想行为发挥博弈作用时,会形成最优ε-纳什均衡,且协调的电动汽车充电策略在能源成本节省和峰均比降低方面有显著效果。

车网互动背景下小区电动汽车充放电商业模式研究

主要研究了车网互动背景下,从充电设施负荷聚合商视角考虑,对小区内电动汽车充放电开展调控,实现配电网安全运行、负荷聚合商收益和客户出行需求多方共赢。首先,分析了小区各类用电负荷特性及车网互动技术原理;其次,建立了小区电动汽车充放电优化双层模型,以小区等效负荷曲线的峰谷差最小为外层优化的目标函数,求解确定电动汽车作用下的负荷曲线最小峰谷差及各时段电动汽车总充放电功率安排,以负荷聚合商收益最大为内层优化的目标函数,结合外层优化得到的总充放电功率安排为约束具体求解;最后,采用设定算例对所提充放电策略进行了验证,仿真结果表明所提策略可以明显降低小区负荷峰谷差,并帮助负荷聚合商建立可持续发展的商业模式。

车网互动下电动汽车的智能充电控制

智能充电控制能够优化电网负荷,特别是在电网负荷高峰期间。V2G技术允许电动汽车在非高峰时段存储电能,并在电网需要时释放这些电能。通过在非高峰时段为电动汽车充电,可以减少电网压力,提高电网运行效率。本文详细探讨了车联网下电动汽车的智能充电控制问题。通过使用V2G技术,对电动汽车充电和放电装置中变流器的运行机理以及电动汽车的车网互动系统进行分析,并提出智能充电控制的“虚拟电池”开发。研究中实时监测电网的供需状态,预测电动汽车的充电需求。通过这种方式,车网互动下的智能充电控制不仅能够优化电网运行,提高能源效率,还能为电动汽车用户提供更好的使用体验。

电动汽车车网互动关键技术总结及发展展望

随着新能源汽车的发展普及,大规模电动汽车的随机充电行为会给电网负荷带来更大的峰谷差波动,致使电能质量下降,运行稳定控制难度增加。车网互动技术,被认为是可有效解决上述问题的技术方案,实现对电网的削峰填谷辅助服务作用。本文从电动汽车车网互动基础概念、车网互动系统主要组成、关键技术研究等方面,对电动汽车参与车网互动技术进行了系统介绍,并进一步对未来电动汽车车网互动重点研究方面进行了讨论。

采用分群优化的电动汽车与电网互动调度措施分析

电动汽车的无序充电会严重影响电网运行的安全性。对此,为了提高电网运行安全性,文章主要采用分群优化的电动汽车与电网互动调度措施进行综合调控,可以综合电池、时间以及充放电等多种因素进行车群的划分,通过控制中心进行调控分析,实现总负荷方差最小化,通过功率分配算法则可以实现综合性的控制。

考虑负荷时空均衡和弹性响应的电动汽车快充电价定价策略

为了引导电动汽车有序充电,提出了一种考虑负荷时空均衡和弹性响应的电动汽车快充电价定价策略。引入交通流理论描述交通路网,建立电动汽车快充负荷时空分布模型;考虑配电网调度和电动汽车快充负荷的弹性需求,构建源-荷互动下的快充电价定价架构,并基于潮流追踪法从时空双维度推导快充电价的计算方法;在此基础上,计及电动汽车负荷弹性响应特性,以提升配电网的负荷均衡性为目标,建立快充电价定价策略,并通过迭代算法求解该定价策略。算例仿真结果表明,所提定价策略能够有效引导电动汽车进行有序快充,激励电动汽车用户与配电网友好互动,提升负荷的时空分布均衡性。

面向多场景辅助服务的大规模电动汽车聚合可调度容量建模

大规模电动汽车聚合可调度容量是含电动汽车的虚拟电厂参与多层级多场景电力平衡辅助服务的重要技术指标之一。然而,现有电动汽车聚合可调度容量模型难以适应大规模电动汽车与省级电力调度中心互动场景。为此,文中从面向电力系统调峰、调频和调压多级多场景调控新视角,提出了数据驱动和机器学习相结合的双层聚类电动汽车聚合可调度容量建模方法。该方法通过构建电动汽车-充电桩广义储能单元的个体可调度容量模型,结合基于密度空间的聚类算法和改进的自组织映射深度聚类算法,有效地融合了电动汽车电量的时间分布和充电桩的空间分布特性,构建了面向调峰、调频和调压多场景调控的聚合可调度容量模型。采用了某省实际充电记录数据对提出的方法进行了验证,获得了“早间型”“中午型”“晚间型”等多种充电画像类型,实现了时空分布各异的电动汽车广义储能系统的自主聚合和省市级规模电动汽车参与电网不同辅助服务潜能的评估,并为聚合可调度容量的预测奠定了数据基础。

考虑备用服务的电动汽车代理商竞价与定价联合优化

电动汽车代理商(EVA)的出现有望改善电网与大规模电动汽车的互动用电问题。以EVA为研究对象,分析其运营过程中的购、售电市场行为,提出其参与备用服务市场后的竞价与定价联合优化方法,以提高代理商在参与电网能量交易中的经济收益并降低电动汽车的充电成本。在建立日前能量市场和备用服务市场的统一出清模型的基础上,考虑EVA与车主的主从博弈,建立EVA的竞价与定价策略的双层优化模型,得到EVA在日前市场的最优竞价策略和充电费用的制定策略。通过算例分析表明所提模型的有效性,验证所提策略的经济性和灵活性。

车联网中多主体参与的电动汽车预充电路径规划

随着电动汽车的发展和普及,能源网、交通网以及信息网之间的耦合程度不断加深,以单一路网交通系统为背景的传统路径规划模型已不能适应路电耦合场景中电动汽车充电导航决策的需求.针对此问题,本文计及能源侧负荷需求响应和交通侧流量分布限制,建立了一种基于车–路–站–网系统信息交互的多主体参与的电动汽车预充电路径规划模型;然后,在综合评估用户侧出行成本、配电网负荷波动以及聚合商运营利益的基础上,利用启发式的A*算法对规划区域内的最优充电桩及其预约时段进行求解;最后,以随机性和灵活性较大电动私家车为建模对象,结合长沙市某地区路网验证了该模型在短时间尺度调度中的有效性.结果表明,文中所提模型能有效减少用户侧开销,促进电网的安全稳定运行,同时能在一定程度上均衡充电桩的区域使用差异,实现统筹多元主体目标的综合最优路径规划.

充放电不确定性响应建模与电动汽车代理商日前调度策略

合理调度电动汽车充放电参与电力系统辅助服务,建立了电动汽车用户充放电不确定性响应模型,用充放电潜力和响应波动程度描述电动汽车用户提供响应随经济激励水平变化的规律。日前调度中,电动汽车代理商根据电力公司发布的次日需求响应时段和用户申报意愿,结合用户侧不确定性响应行为,以净收益期望最大优化决策方案。电力公司对各时段代理商的投标容量和报价统一出清,代理商根据出清结果更新决策方案并与选择用户形成日前响应合同,基于此构建以电动汽车代理商为主体的决策模型。算例分析表明,对电动汽车用户的不确定性响应建模能为代理商参与需求侧竞价提供有效的决策信息,减小代理商投标和制定实际调度方案时的决策风险,提高充放电响应参与辅助服务的实施效果。

考虑电动汽车与微电网参与的配电网双层协调控制策略

含有大规模分布式电源的微电网的大规模建设与车网互动(V2G)技术的应用导致配电网运行电压不稳定与电动汽车(EV)用户需求损失的同时,也给电力系统的调控带来了新的手段。为此,文中提出基于改进进化-深度强化学习(EDRL)的含V2G的配电网与微电网的有功功率-无功功率双层协调控制策略。首先,考虑V2G过程对EV用户需求的影响,构建了基于出行链的含V2G的配电网-微电网双层协调控制模型;其次,构建了改进EDRL算法,进一步增强了智能体的收敛能力;然后,以配电网运行信息为状态集,以各单元功率调节信号为动作集,以电压偏差、网损、用户需求损失等综合成本为奖励函数指标,完成双层协调控制的结构设计。算例结果表明,所提策略能够在保证EV用户充电需求的前提下,降低配电网电压偏差与网损。

考虑电动汽车换电站与电网互动的机组组合问题研究

大规模电动汽车换电站接入电网后,其充放电行为将给系统优化运行带来新的挑战。将电动汽车换电站引入传统机组组合问题中,提出考虑换电站与电网互动的机组组合(unit commitment,UC)新模型。在深入研究电动汽车电池更换物理过程的基础上,以常规机组的发电成本、启动成本和考虑换电站充放电净负荷的方差为目标函数,考虑了换电站的充放电效率、电量平衡和满足日换电需求的最小储能等约束,形成机组组合问题优化新模型。通过换电站充、放电过程优化,降低机组出力的调整频率,提高电网安全运行的经济性。最后,在10机电力系统模型上进行算例仿真分析,验证所提模型的有效性和正确性。

通过电动汽车与电网互动减少弃风的商业模式与日前优化调度策略

电动汽车接受运营商调控参与车网互动(vehicle-togrid,V2G)能够更好地与间歇性新能源发电相配合,从而创造巨大的经济效益和社会效益,而这种V2G模式需要相应的商业模式作为支撑。通过分析受控电动汽车的特征,提出电动汽车用户、运营商(Aggregator)、电网公司和弃风电场合作的V2G商业合同模式。建立以运营商期望收益最大化为目标,以满足用户个体需求和电费补偿约束,考虑弃风功率限制、机组调节速率限制的运营商日前优化调度模型。提出了针对所建非线性混合整数规划问题的求解算法。以京津唐电网为例,验证了所提合同模式、调度策略及求解算法的有效性和准确性。

电动汽车入网负荷预测及其与电网互动研究进展综述

电动汽车(EV)充电负荷预测技术和EV与电网互动(V2G)技术,能够有效减小规模化EV入网对电网的影响,实现充电桩的合理布局、高效利用和对电网能量的削峰填谷。通过对比传统EV负荷预测方法和现代EV负荷预测方法的优劣,分析V2G充电技术的研究进展,并介绍了国内外EV与电网互动的应用实例。最后,对EV入网需要解决的问题进行了总结和展望,提出了几点可能的研究思路。

电动汽车代理商参与需求响应的多层博弈竞标模型

随着电力市场的发展和电动汽车保有量的增加,为电动汽车(EV)用户提供充放电引导服务的电动汽车代理商(EVA)将成为电力市场需求侧的重要组成部分,电网、EVA、EV之间形成比较复杂的利益关联关系。本文提出了一种基于需求侧充放电竞标的EV调度多层博弈模型,以EVA需求响应为核心,构建EV用户自主选择EVA的演化博弈模型、EVA与EV之间的主从博弈模型以及不同EVA在日前市场竞争的非合作博弈模型,分析了各自之间的效用函数及条件约束,结合各自特点设计了相应的均衡解求解算法。算例分析表明该方法能有效协调电网、EVA及EV之间的互动收益,降低调度成本。

基于优先权的电动汽车集群充放电优化控制策略

为实现电动汽车代理商与电动汽车之间的互动策略,针对目前电动汽车与电网互动存在的问题,计及电动汽车用户用车便利性,建立了基于优先权的电动汽车集群充放电优化模型。论文分析了电动汽车各项申报信息对代理商制定策略的影响,建立电动汽车评价指标体系,以电动汽车申报容量和时段、诚信度及电池损耗为评价指标,基于熵权法确定电动汽车调度优先权。电动汽车代理商根据调度机构制定的调度计划,确定所辖区域电动汽车具体优化调度方案。通过算例仿真,表明该方法能够综合考虑电动汽车多项指标对调度策略的影响,可有效实现调度机构为代理商拟定的调度计划。