电动汽车可调度容量评估与参与调频服务策略研究

作     者：王吉兴 

作者单位：华北电力大学 

学位级别：硕士

导师姓名：米增强

授予年度：2022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：电动汽车聚合商 调频辅助服务 用户响应不确定性 可调度容量 优化调度 

摘      要：随着电力市场改革的不断推进,电力市场机制日益完善,辅助服务市场建设也日趋成熟。电动汽车(Electric Vehicle,EV)作为一种优质的需求侧资源,通过合理地调整其充放电时间及充放电功率,可以被有效地应用于调频等电力系统辅助服务,并且能发挥良好的社会效益和经济效益。然而,EV数量庞大,时间、空间上呈现散乱无序的特征,加之用户响应行为具有不确定性,使得对于电动汽车集群(Electric Vehicle Cluster,EVC)可调度容量的评估十分困难,进而直接影响电动汽车聚合商制定调频辅助服务的调度策略。基于上述背景,本文以电动汽车聚合商(Electric Vehicle Aggregator,EVA)为研究对象,以调频辅助服务市场为应用场景,针对EVA参与调频辅助服务的可调度容量评估与调度策略等关键技术进行研究。本文的主要工作如下:首先,针对EV单体容量小、数量大、空间分布广、响应无序等特点,致使其单体难以直接参与调频辅助服务的问题,基于EVA的概念,本文设计了EVA参与调频辅助服务市场的双层交易模式。由需求响应运行方式入手,对EVA参与需求响应的典型模式进行总结分析,并结合我国的电力辅助服务市场现状,设计了EVA参与调频辅助服务市场的双层交易模式,并详细分析了EVA参与调频辅助服务的交易流程,为EVA参与调频辅助服务提供了运行框架。然后,针对由于用户响应不确定性而带来的EVC可调度容量评估困难的问题,提出了考虑用户响应意愿的EVC可调度容量评估方法。采用概率统计学方法对电动汽车的充电行为特性进行分析,建立了反映EVC充电行为特性的概率模型;基于云模型理论,分别建立了响应激励与充电裕度作用下的EVC用户响应行为特性一维Sigmoid云模型,在此基础上采用熵权法对一维云赋权,构建了响应激励与充电裕度共同作用下的用户响应行为特性二维Sigmoid云模型。结合所建立的充电行为特性模型与响应行为特性模型,基于蒙特卡洛模拟(Monte Carlo Simulation Method,MCSM),提出了考虑用户响应意愿的EVC可调度容量评估方法,为EVA制定调频服务调度策略提供了依据。通过算例分析,所提云模型可以有效地描述用户响应不确定性,并实现考虑用户响应意愿时的EVC可调度容量评估。最后,针对EVA参与日前调频市场的收益最大化问题,提出了EVA参与调频服务的经济性优化调度策略。考虑响应激励对EVA收益的影响,计及电能套利收益与调频收益,建立了EVA参与调频服务的收益模型,以此为目标函数,考虑用户出行需求等约束条件,建立了EVA参与调频服务的经济性优化调度模型。通过算例分析,在对EVA参与调频服务进行经济性优化调度时,计及响应激励带来的影响可使EVA收益取得明显提升。上述工作为EVA参与调频辅助服务提供了技术支撑,为推进EV作为更有效的电力系统调频资源提供了新思路。