基于电网-交通网耦合的充电站故障传播分析框架

近年来,随着电动汽车数量的增加,电网和交通网的联系也更加紧密。2018年深圳市充电站故障引起电动出租车大面积停运堵塞交通事件表明：电网的扰动可能经充电站和电动汽车的耦合而波及到交通网,导致交互传播的连锁故障。因此,需要在考虑电网-交通网两网耦合的基础上,研究充电站故障扰动在两网间的交互传播。在上述背景下,文章提出了一种基于电网-交通网耦合的充电站故障扰动传播分析框架;首先,分析电网和交通网之间的耦合关系,基于多层网络理论建立了电网-交通网耦合网络模型;通过出行链模拟电动汽车的行驶轨迹,建立了电动汽车出行和充电模型;然后,在耦合网络的基础上,考虑充电站故障扰动对电动汽车出行的影响,提出了一种基于多层网络级联失效的扰动分析方法;最后,通过仿真算例分析充电站故障扰动在交通网的时空传播特性。仿真结果表明,文章提出的基于电网-交通网耦合的充电站故障扰动传播分析框架能够准确描述电网扰动对交通网的影响,并且可以定量分析不同路段的交通状态时空演化特征,为交通管理者制定决策提供科学依据。     

基于去中心化交易模式的充电站日前购电策略

电动汽车充电站大规模建设下,协调充电站的充电功率对配电网的安全经济运行具有十分重要的意义。受制于不同充电站之间的利益冲突以及实时控制技术的瓶颈,电网公司难以对充电站实行集中管理。文中基于去中心化交易模式,提出了充电站参与日前电力市场的购电策略。首先,借助区块链存储技术,设计了适用于充电站日前购电协议的智能合约。然后,采用二阶锥规划求解交流最优潮流模型得到不同时间配电网各节点用电的边际成本,并以此为潮流运行点构建线性化阻塞管理模型,从而得到配电网节点边际电价。最后,考虑电动汽车的停泊特性,以购电成本最小为目标建立了充电站分散式优化调度模型并根据价格信号分散求解。在IEEE 33节点配电网系统中进行了充电站购电策略仿真,仿真结果表明,所提出的充电站日前购电策略能实现分散式调度,改善了配电网的潮流分布;同时,节点边际电价能够作为公平的价格信号引导充电站有序充电,在保证配电网安全经济运行的同时降低充电站的购电成本,提高充电机的利用率。     

基于社交网上演化博弈的光伏台区用户需求响应特性研究

“双碳”背景下,通过实施需求侧响应实现新型电力系统的协调运行是解决新能源出力不确定性的主要手段。然而,现实中的用户具有有限理性,其对电价或激励措施的响应呈现出异质性和不确定性。针对此,文章计及有限理性用户对电价或激励措施响应过程中的信息交互以及策略学习特征,提出了一种基于社交网上演化博弈模型的用户需求响应分析模型。首先,考虑到现实经济人在决策中存在信息交互以及策略学习与更新,且该信息交互背后为复杂社群系统,通过构建社交网刻画了用户之间的信息交互关系;其次,根据电价理论和电力供需平衡关系,单个用户的响应决策将会影响其他用户利益,采用博弈模型描述了群体用户的决策过程;最后,考虑到用户对所获取信息处理的有限理性特征,基于社交网上演化博弈模型来描述用户对电价和激励措施的响应过程。仿真分析了不同社交网络结构以及电价或激励措施对用户响应的影响。结果表明,用户社交网小世界属性的增强将会提高用户的响应,价格系数的提高会降低用户的用电意愿。     

基于社交网上演化博弈的光伏台区用户需求响应特性研究

“双碳”背景下,通过实施需求侧响应实现新型电力系统的协调运行是解决新能源出力不确定性的主要手段。然而,现实中的用户具有有限理性,其对电价或激励措施的响应呈现出异质性和不确定性。针对此,文章计及有限理性用户对电价或激励措施响应过程中的信息交互以及策略学习特征,提出了一种基于社交网上演化博弈模型的用户需求响应分析模型。首先,考虑到现实经济人在决策中存在信息交互以及策略学习与更新,且该信息交互背后为复杂社群系统,通过构建社交网刻画了用户之间的信息交互关系;其次,根据电价理论和电力供需平衡关系,单个用户的响应决策将会影响其他用户利益,采用博弈模型描述了群体用户的决策过程;最后,考虑到用户对所获取信息处理的有限理性特征,基于社交网上演化博弈模型来描述用户对电价和激励措施的响应过程。仿真分析了不同社交网络结构以及电价或激励措施对用户响应的影响。结果表明,用户社交网小世界属性的增强将会提高用户的响应,价格系数的提高会降低用户的用电意愿。     

考虑电力-交通交互的配电网故障下电动汽车充电演化特性

由于配电网与交通网间的耦合交互作用,高渗透率电动汽车接入下的配电网故障可能对两网的运行产生扩大影响,厘清故障下电动汽车充电负荷对电网和交通网运行状态的影响以及充电站充电负荷分布是及时阻断故障影响的基础。针对此,提出了考虑电力-交通交互的配电网故障下充电特征演化分析方法。首先,考虑配电网故障下充电负荷变化对配电网的影响,提出了计及充电负荷变化灵敏度的变步长重复潮流模型以计算配电网最大供电能力。其次,结合用户有限理性决策和动态交通均衡,构建了配电网故障影响下的交通运行状态演化模型。进一步,以电动汽车出行和充电为耦合单元,基于改进的Davidson函数描述供电能力对充电行为的影响,建立了两网交互的作用关系。最后,仿真分析了考虑网络耦合的配电网故障下充电负荷演化规律及其影响。     

考虑路网-电网交互和用户心理的电动汽车充电负荷预测

文中提出了一种考虑路网-电网信息交互和用户心理的电动汽车充电负荷预测框架。首先,利用出行链和原点-终点(OD)矩阵得到电动汽车出行目的地;然后,考虑行驶、排队时间和充电电价,提出基于后悔理论的充电站选择模型;接着,基于跟驰模型对车辆在路网中的行驶过程进行微观交通分析,建立基于电价驱动的路网-电网交互式负荷预测框架;最后,采用蒙特卡洛方法模拟电动汽车的出行和充电情况,以预测电动汽车充电负荷时空分布。通过在中国北京市三环路网和相应电网上的仿真,验证了所提电动汽车充电负荷预测框架的有效性。仿真结果也表明路网和电网通过电价相互作用,使得电动私家车和出租车的充电负荷在时间与空间上分布差异明显。     

基于价值认同的需求侧电能共享分布式交易策略

分布式电源、储能和柔性负荷的集成赋予了需求侧灵活调控能力,使其能够以产消者身份进行电能共享,从而促进电力资源的优化配置。为此,针对电能共享市场的交易机制进行研究,文章提出了基于价值认同的需求侧电能共享分布式交易策略,旨在降低电力市场的交易成本并提高市场效率。首先,基于剩余理论设计了边际价格驱动下的电能共享模式,同时基于最优反应函数建立了市场博弈模型,揭示了市场无序竞争导致的无谓损失。对此,提出了价值认同机制以提高电能共享市场的运营效率,并设计了基于一致性算法的分布式交易策略以实现产消者间的去中心化交易,从而保护用户的隐私安全。最后,通过数值仿真验证了所提交易策略能够实现电能共享市场的帕累托改进并促进电力资源的优化配置。     

基于价值认同的需求侧电能共享分布式交易策略

分布式电源、储能和柔性负荷的集成赋予了需求侧灵活调控能力,使其能够以产消者身份进行电能共享,从而促进电力资源的优化配置。为此,针对电能共享市场的交易机制进行研究,文章提出了基于价值认同的需求侧电能共享分布式交易策略,旨在降低电力市场的交易成本并提高市场效率。首先,基于剩余理论设计了边际价格驱动下的电能共享模式,同时基于最优反应函数建立了市场博弈模型,揭示了市场无序竞争导致的无谓损失。对此,提出了价值认同机制以提高电能共享市场的运营效率,并设计了基于一致性算法的分布式交易策略以实现产消者间的去中心化交易,从而保护用户的隐私安全。最后,通过数值仿真验证了所提交易策略能够实现电能共享市场的帕累托改进并促进电力资源的优化配置。     

考虑电动汽车可调度潜力的充电站两阶段市场投标策略

在电力市场环境下,充电站优化投标策略能降低电力成本,甚至通过售电获取收益.文中考虑了电动汽车成为柔性储荷资源的潜力,提出了日前电力市场和实时电力市场下充电站的投标策略.首先,基于闵可夫斯基加法提出了充电站内电动汽车集群模型的压缩方法,并建立了日前可调度潜力预测模型和实时可调度潜力评估模型.同时,考虑充电站间的非合作博弈,建立了电力零售市场下充电站的策略投标模型,并基于驻点法将其转化为一个广义Nash均衡问题.然后,提出了基于日前报价和实时报量的两阶段市场交易模式,并与合作投标模式、价格接受模式和集中调度模式进行对比.最后,基于一个38节点配电系统进行了仿真.仿真结果表明所提出的可调度潜力计算方法能够将电动汽车集群封装为广义储能设备,从而降低了模型的维度.基于可调度潜力的策略投标模型能够挖掘电动汽车的储荷潜力,实现电动汽车与电网的有序互动.     

市场环境下共享汽车电池仓库能量管理策略研究

共享电动汽车是未来交通出行的发展趋势。将换电模式应用于共享电动汽车,在保持其换电便捷性优势的同时可以解决电池统一性的问题,具有良好的发展前景。文章对换电模式下共享电动汽车运营商管理的电池仓库开展研究,提出了能量优化管理的双层规划模型。上层以电池仓库成本最小化为目标对电池充放电功率进行优化,下层对电池仓库参与电力市场的出清过程进行建模,然后基于KKT条件和强对偶理论将模型转换成混合整数线性规划问题进行求解。最后,通过算例分析电池仓库的竞价和能量管理策略,验证了文中所提模型可以在满足共享用户电池需求的同时,降低共享汽车电池仓库的运营成本。