含电动汽车的交直流混合微电网运行优化

作     者：黄兰佳 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李奇

授予年度：2021年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 082303[工学-交通运输规划与管理] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：交直流混合微电网 电动汽车 不确定性 鲁棒优化 非合作主从博弈 

摘      要：环境污染和能源危机使得诸如风电、光伏之类的可再生能源技术以及作为燃油汽车替代品的电动汽车等新能源技术在国家政策和人们逐渐苏醒的绿色环保意识下迅猛发展,可再生能源的装机容量以及电动汽车（Electric Vehicle,EV）的规模都不断扩大,系统运行问题也随着参与主体的增加变得更为复杂。本文分析了EV的入网影响,以含EV的交直流混合微电网为研究对象,考虑系统内的不确定性建立了鲁棒优化模型,并考虑电力市场改革背景,将EV作为市场交易主体,基于博弈思想,建立了EV与微电网运营商之间的内部充放电电价议价模型,主要工作及结论简介如下:（1）从用户出行习惯着眼,建立EV无序充电和有序充放电负荷模型。随后将EV接入IEEE33节点系统中进行算例分析,从EV接入系统的规模和位置,分析EV的入网对潮流的影响。基于两个负荷模型,得出不同辆数下的无序充电和有序充放电负荷曲线,分析EV不同的入网行为对系统负荷的影响。仿真分析说明,不断增加的EV负荷功率将会使得系统网损增大,电压降低,影响系统运行的稳定性,此外,不同的接入节点对并网系统的影响也不同,因此在规划时需对接入位置进行考虑。同时,合理利用EV动力电池的移动储能特性,可平抑系统负荷,提高运行经济性,但随着参与充放电运行的EV数量不断增多,充电负荷和放电量的集中转移可能会使优化后的负荷产生新的峰谷差。（2）将EV接入交直流混合微电网,针对系统中可再生能源与负荷需求的不确定性,搭建两阶段鲁棒优化模型。模型采用不确定集刻画不确定性,通过不确定预算调节保守性。结合各单元运行约束,将模型整理成为矩阵形式后,通过强对偶理论和BIG-M法将模型分解和转化为可直接求解的形式,采用列约束生成算法迭代求解。结合算例分析了EV接入对微电网经济性和系统储能利用情况的影响,基于算例情况得出了EV的最优接入辆数,并对所搭模型的鲁棒性和经济性进行了讨论。结果表明,鲁棒优化模型所得方案更能应对系统不确定因素的波动,结合实时调度阶段,模型的经济性也得到了有效验证,说明了所搭建模型的正确性。（3）基于电力市场改革的大背景,将EV作为利益主体参与到充放电电价制定中,同时考虑系统中微电网出力及负荷的不确定性,建立EV与微电网之间的鲁棒非合作主从博弈充放电电价议价模型,采用粒子群算法对模型求解。结合算例,分析了在模型均衡解下,EV入网交易后的微电网与EV的运行情况和电价情况。仿真结果表明,在议价模型下,微电网系统的运行成本得到了进一步的优化,电动汽车用户的收益也得到了满足,所得方案更为全面、系统运行成本更低,验证了模型的正确性。