电动汽车集群参与调频辅助服务市场的充电调控策略

随着电力市场改革的推进,电动汽车(EV)接入电网可作为分布式储能设备提供与电池储能类似的调控能力,探索电动汽车集群(EVA)参与电力辅助服务市场的潜力,可带来增长车主在电力市场盈利和提升电网安全经济运行的双重效益。首先,提出了一种EVA参与多品种电力市场交易的调控与市场收益评估方法,在满足用户多样化充电需求的同时,提出了EVA参与日前能量市场和调频辅助服务市场的协同充电优化策略。然后,根据不同时段EV提供的调频能力,构建EVA参与电网调峰调频的控制系统分析频率响应效果。最后,应用PJM调频市场机制进行算例分析。该策略在考虑性能得分的情况下,同时考虑了容量收入和里程收入,最终结果表明EVA调频效果显著,并且有效提升了EVA参与电力市场调节的经济性。     

基于场景树概率驱动的电动汽车聚合商能量-调频市场分布鲁棒投标策略

电动汽车聚合商(electric vehicle aggregator, EVA)的能量-调频市场投标策略决定着电动汽车灵活性的市场价值，而EVA的投标决策过程面临着市场侧诸多不确定因素的影响。为此，针对市场价格及调频信号的不确定性建模问题，提出了一种考虑不确定因素多时间尺度相关性的分布鲁棒建模方法。首先，提出一种基于分层聚类法的场景树模型，刻画不同市场不确定因素的时序相关性。其次，建立了一种基于两阶段优化的EVA参与能量-调频市场的多时间尺度投标决策模型，并基于混合范数距离构建场景树概率的模糊集，实现EVA投标决策在分布鲁棒优化框架下求解。然后，利用列和约束生成法解决构建的max-min-max-min 4层鲁棒问题。最后，通过仿真验证了所建模型在解决两阶段不确定性优化问题和提升投标策略经济性方面的优势。     

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。     

计及不确定性的风储联合系统多时间尺度市场参与策略

风电出力的强不确定性严重阻碍了电力市场上报计划的精准执行,由此产生的偏差功率可能使风储联合系统背负高额的偏差惩罚和弃风损失。为了减小投标决策失误导致的经济亏损,建立了一种风储联合系统多时间尺度市场投标模型。借鉴美国现有的市场机制,建立风储联合系统参与能量市场和调频辅助服务市场的收益、成本模型;为了提升风储联合系统投标策略的准确性,基于Copula函数对风电出力不确定性进行量化建模,以此为基础预留部分储能出力能力,从而降低由偏差功率产生的经济性风险;以风储联合系统的预期净收益最大为目标,制定能量市场和调频辅助服务市场的日前投标策略,并在日内阶段根据超短期风电预测数据修正投标决策,提出一种考虑风电出力不确定性的风储联合系统多时间尺度市场参与策略。基于我国某实际风储联合系统进行算例分析,结果表明所提策略能够有效提高风储联合系统的经济收益,避免资源浪费。     

计及差异化服务费定价的电动汽车聚合商两阶段调度策略

电动汽车(electric vehicle, EV)是极具调节潜力的需求侧资源，针对现货市场环境下的电动汽车聚合商(electric vehicle aggregator, EVA)整合和调度EV负荷资源的问题进行研究。首先，考虑EV的车-桩充电负荷差异化建立了EV充电模型。其次，以EVA运营收益最大为目标，兼顾EV车主利益，基于主从博弈关系建立EVA日前优化模型；模型基于场景的随机优化方法考虑市场日前电价的不确定性，解得差异化EV充电服务费价格和EVA日前购电计划。随后，基于能量共享模式对各类EV进行日内滚动优化调度，减小EV接入不确定性给EVA差额交易带来的额外成本。最后，以某市区电动汽车聚合商为案例开展分析，结果表明所提两阶段调度策略能有效应对EV接入不确定性与市场电价不确定性，实现EVA与EV双赢。     

考虑新增电动汽车充放电中断风险的聚合商调频辅助服务投标策略

针对部分新增电动汽车(EV)用户主观中断充放电给聚合商带来的违约风险,充分考虑聚合商控制度与用户满意度之间的矛盾关系,提出了一种考虑新增EV充放电中断风险的聚合商调频辅助服务投标策略。首先,在聚合商与交易中心互动流程的基础上,提出多级别EV充放电控制度的分析方法,采用Stevens定律确定调频辅助服务补贴价格与用户响应率之间的关系,并基于蒙特卡罗法建立不同控制度下EV充放电响应容量的评估模型;然后,考虑EV中断退出风险,提出基于条件风险价值的中断退出风险评估方法,以聚合商净收益最大为目标,建立计及中断退出风险的聚合商投标决策模型,并采用MATLAB中的YALMIP、CPLEX工具箱进行求解;最后,以日前24 h调频辅助服务市场中某EV聚合商对目标资源投标为算例,验证所提投标决策模型的有效性。     

城际客运公司参与日前电力市场的双层优化调度算法

伴随能源结构转型,电动汽车(EV)将成为城际客运的重要交通工具。城际客运公司(IPTC)可通过参与电力市场优化EV的调度策略,从而最大化自身运营收益。因此,为IPTC参与日前电力市场提供了一种基于双层运营模型的价格制定者决策工具。在模型上层,IPTC作为双层模型的领导者,根据市场的出清情况调整车辆调度与市场投标策略,最大化参与日前电力市场的收益。同时,为模拟城际客运车辆在不同城市客运站转移的情况,在模型上层建立了车辆转移时空分布模型,从而帮助IPTC将车辆调配、城际班次规划等工作与其在日前市场的投标行为有机结合。在模型下层,电力交易中心作为双层模型的跟随者,根据各市场主体的报价情况出清日前电能量和备用联合市场。最后,采用IEEE 39节点系统进行仿真测算,以验证所提双层模型的有效性。     

电动汽车参与电量市场与备用市场的联合风险调度

市场环境下，实现电动汽车（EV）的有序用电调度，将为电网提供多样化的功率调节手段，支撑“双碳”目标下新能源为主体新型电力系统的建设。其中涉及多方市场参与者的决策博弈，是能源的信息-物理-社会系统（CPSSE）的典型应用之一。EV聚合商作为连接EV用户与电网的中间环节，需要处理好与用户之间的合约博弈，以及做好电力市场中的决策策略。该文以EV集群提供运行备用为背景，首先，分析了多方市场参与者的交互关系，提出EV聚合商与用户之间的合约机制；然后，分析了EV集群同时参与电能量市场与备用市场的耦合效应，通过聚合商参与备用辅助服务市场的机制设计，实现了EV正常充电与参与备用服务的解耦；最后，以聚合商风险收益最大为目标，构建多场景下聚合商同时参与日前电能量市场与备用市场的联合调度优化模型，通过算例仿真揭示了模型的有效性，实现了日内备用调度不确定性时的日前最优风险预防控制。     

基于充电行为预测的电动汽车参与系统调频备用：容量挖掘与风险评估

以电动汽车(EV)聚合商在调频辅助服务市场提供备用容量为研究对象,考虑EV用户充电行为的不确定性和用能需求,建立了EV聚合商充电功率及备用上报的优化决策模型。首先,对EV充电记录及调频信号的历史数据进行分析,提出了充电EV数量的预测方法以及调频信号的时间序列特征分析方法;然后,考虑EV聚合商响应调频信号的准确度降低或EV用户的充电需求无法得到满足的风险,提出了基于条件风险价值的风险成本评估方法,用于权衡EV聚合商提供备用的收益及风险,并建立了以收益最大化为目标的优化模型;最后,基于仿真算例对比分析了不同应用场景下EV聚合商提供辅助服务备用的特性及优势,验证了所提模型的有效性。     

集中充电模式下的电动汽车调频策略

由集中充电站、充换电站、配送站、充电桩等有机组成的电动汽车智能充换电网络建设是应对人口密集地区电动汽车规模化发展的一种较为合理的商业模式。针对集中充电统一配送这种换电模式,考虑到电力市场环境下电力价格不确定性对电动汽车集中充电站有序充电及提供调频容量服务决策的影响,基于对调频容量调用比例和电池损耗成本的分析,构建了单向和双向两种能量传输模式下,电动汽车集中充电站在日前能量市场和日前调频市场协同调度的鲁棒优化模型,以合理制定次日各交易时段的充电计划与所提供的调频服务容量。之后,采用IBM公司开发的高效商业求解器CPLEX 12.2对所发展的鲁棒优化模型进行求解。最后,以一个为8个电池配送站提供充电服务的集中充电站为例,说明了所发展的模型与方法的基本特征。     

基于IGDT理论的电动汽车负荷聚合商需求侧放电投标决策模型

针对现货市场电价的不确定性对电动汽车负荷聚合商的影响,首先通过蒙特卡罗模拟得到负荷聚合商管理区域内次日可参与电力市场的投标电量,再利用信息间隙决策理论量化出清电价与预测电价之间的偏差,并以电动汽车负荷聚合商利益最大化为目标构建需求侧放电投标模型。算例分析表明所提出的投标决策方法在经济性,灵活性等方面具有有效性,同时提高了电动汽车车主参与电力市场竞价的积极性。     

计及电池寿命损耗的电动汽车参与能量-调频市场协同优化策略

针对电动汽车参与电力市场引起电池损耗导致用户参与意愿降低以及参与后的里程焦虑等问题,该文提出计及电池寿命损耗下,电动汽车参与能量-调频市场的协同优化策略。首先研究了电池放电引起容量衰减的主要因素,结合电动汽车放电功率控制特点,建立计及放电深度与放电区间的电池循环寿命损耗模型;然后,在市场价格引导下,以电动汽车集群收益最大为目标,提出功率-调频容量线性约束以及充放电循环识别及限制的线性约束,建立电动汽车调度功率及调频容量协同优化模型;最后,通过算例验证了所提策略能在确保用户收益的情况下,避免频繁充放电、深度放电、高位放电等不规则的放电行为,大幅度降低电动汽车参与电力市场的电池寿命损耗,有利于推进电动汽车参与电网互动。     

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。     

电力现货市场环境下电动汽车充换电站的优化调控策略

在构建新型电力系统的战略目标下,电力现货市场不断对电动汽车充换电站等需求侧资源提出新的需求与要求。基于南方电力现货市场系列试点规则,考虑现货电能量、调频辅助服务、多阶段需求响应等交易品种,建立了电动汽车充换电站的调控模型,设计了日前-日内-实时多阶段优化调控策略。日前阶段针对换电需求、调频调用电量和各交易品种价格的不确定性构建鲁棒优化问题,并采用二阶锥规划算法进行求解;日内阶段构建基于模型预测控制的滚动优化环节,实现对需求响应日内邀约的有效响应,同时改善日前调控计划的保守性;实时阶段以调控成本最低为目标,考虑需求响应实时邀约和电价波动,求解电池功率分配策略。仿真算例表明,所提策略可充分发挥充换电站的调节潜力,提升其经济效益。     

考虑电网需求匹配度的多EV聚合商需求响应削峰优化建模

针对电动汽车(EV)参与需求响应(DR)以解决配电网峰荷加剧问题时出现的电动汽车聚合商(EVA)响应量与电网需求量不匹配的问题,提出了考虑电网需求匹配度的DR机制,以实现较为灵活和精准的DR.提出考虑电网需求的DR机制流程,对电网响应用户需求量和EVA响应能力进行评估,并提出满足比和用户参与率用于评估多EVA的响应程度,基于此建立欠响应和过响应约束模型;提出考虑补偿电价的用户响应概率模型;提出申报匹配度用于反映EVA申报量与电网需求量的匹配程度,并基于此建立多EVA响应量申报机制和激励电价报价机制;提出响应匹配度以反映EVA完成申报任务的程度,从而提出考虑各EVA响应情况和总体削峰效果的激励电价调整机制,将其作为EVA没有完成响应任务时的惩罚手段;建立各方参与DR的净收益模型,提出DR综合目标,并基于粒子群优化算法对电网公司和EVA决策进行优化.通过算例仿真验证了所提决策优化方法和多EVA参与的DR模型的有效性.     

考虑替代效应的电动汽车负荷参与调频辅助服务市场出清方式

在新能源并网比例不断提高的背景下,按需扩大调频辅助服务提供主体,引入负荷侧资源提供高性能调频服务,并逐步使市场竞争多元化是市场化探索调频辅助服务机制的重要趋势。为此,分析了当前出清方式与补偿机制下电动汽车(EV)参与调频辅助服务市场的市场竞争力,并提出了考虑替代效应的调频资源报价修正方式。分别建立了调频辅助服务市场与电能量市场顺次出清及联合出清模型;分析了EV的出行数据,根据当前电池售价形成基于电池损耗成本的补偿价格响应模型;结合联合出清模型及补偿价格响应模型计算EV以当前价格排序及考虑快速调频资源替代效应后的价格排序参与调频辅助服务市场的利用率。算例仿真结果表明,当前的补偿价格不能很好地调动EV参与调频辅助服务市场的积极性,需要合理改善价格排序方式,而考虑替代效应的价格排序方式能提高EV的中标率,同时减少调频辅助服务市场的支出。     

考虑需求响应及调频性能变化的虚拟电厂日前投标策略

随着分布式可再生能源装机容量在电力系统中占比的增大,新能源发电应当承担相应的二次调频任务,而虚拟电厂是分布式电源参与电力市场的重要途径。首先,提出了由分布式风电和电动汽车、空调负荷等广义储能组成的虚拟电厂参与能量-调频联合市场的运行机制。然后,建立广义储能受价格驱动的需求响应模型。为了提前对虚拟电厂调频性能进行预估,引入虚拟电厂调频性能指标。提出考虑需求响应及虚拟电厂调频性能指标的日前投标鲁棒优化策略。最后,通过算例探讨了需求响应模型参数变化对用户及虚拟电厂收益的影响。结果表明,所提虚拟电厂运行机制不仅可以有效提高虚拟电厂综合收益,而且使得虚拟电厂提供优质的调频服务。     

基于AGC调频分区控制的光储联合系统参与市场投标策略

为充分发挥光储联合系统提供调频辅助服务的能力、提高联合系统的收益,提出了一种基于自动发电控制(automatic generation control,?AGC)调频分区控制的光储联合系统参与市场的投标策略。首先,考虑了光储系统运行特性和电网频率波动不确定性,提出了光储系统参与能量-调频市场的日前-实时两阶段交易方法。其次,提出了光储系统参与AGC的实时调频控制方法,根据区域控制偏差所处控制域动态分配光储系统所承担的调节量。然后,构建了光储联合系统参与电力市场的多时间尺度投标优化模型,其中日前市场考虑了潜在的实时能量偏差,实时市场利用滚动优化方法反馈校正多种不确定因素。最后,通过算例分析验证了该策略在充分考虑电力系统频率安全稳定的前提下,使利润增加了14.9%,显著提高了光储联合系统的收益。     

考虑不确定性与非完全理性用能行为的电动汽车集群可调度潜力计算方法

电动汽车(EV)的保有量与渗透率不断提高,且电力市场对售电侧放开,因此充分发挥需求侧资源的可调度潜力参与电力系统的优化调节显得愈加重要。提出了一种模型-数据混合驱动的EV集群可调度潜力计算方法。首先,根据闵可夫斯基求和理论将EV集群聚合为广义储能(GES)设备,基于双向长短期记忆网络形成GES模型参数的预测方法,根据EV用户的停驶数据进行用能规律挖掘以应对EV充电行为的随机性,并确定GES模型的容量、功率边界;然后,考虑EV用户的经济用能因素和非完全理性行为因素建立EV集群自调度模型,根据停驶数据的预测结果计算自调度负荷曲线;最后,计算GES设备的再调度容量、再调度功率,量化计算EV集群的可调度潜力。仿真算例结果表明,所提方法能够在明确EV集群用能行为与发挥可调度潜力参与需求响应之间界限的同时,量化EV集群的可调度潜力来为聚合商参与电力市场交易提供依据。     

风电和电动汽车组成虚拟电厂参与电力市场的博弈模型

风电与电动汽车(EV)等储能装置联合运行,有助于缓解风电不确定性对电网带来的影响。为了研究风电商与EV聚合商以合作模式组成虚拟电厂(VPP)参与电力市场投标竞争对市场均衡结果的影响,基于寡头竞争的博弈均衡理论,分别建立风电商和EV聚合商以VPP合作模式参与投标竞争,以及以非合作模式独立参与投标竞争的电力市场多时段随机博弈均衡模型,采用场景生成与削减技术计入风速不确定性,并引入投标偏差惩罚机制。根据合作博弈理论,采用Shapley值法对VPP合作收益在风电商和EV聚合商之间进行分配。最后,算例分析验证了模型的合理性和有效性,并表明风电商和EV聚合商以VPP合作模式参与投标竞争时,能有效减少投标偏差,并能增加风电商和EV聚合商各自的利润,因而风电商和EV聚合商具有自愿组成VPP参与电力市场竞争的动机。