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基于区块链的电动汽车充放电交易策略研究

基于区块链的电动汽车充放电交易策略研究

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作者：粟尧嘉重庆大学

学位级别：硕士

近年来,电动汽车因其低碳节能的特点,在世界范围内得到了大力的发展。然而,随着电动汽车规模的扩大,其充电负荷的随机性和分散性所导致的充电困难问题愈发严重。一方面,电动汽车数量庞大且充电时刻集中,电动汽车充电需求日益增长;另一方... 详细信息

近年来,电动汽车因其低碳节能的特点,在世界范围内得到了大力的发展。然而,随着电动汽车规模的扩大,其充电负荷的随机性和分散性所导致的充电困难问题愈发严重。一方面,电动汽车数量庞大且充电时刻集中,电动汽车充电需求日益增长;另一方面,充电桩按归属性质可以分为公有和私有充电桩,公有充电桩分布不均,覆盖面积有限,而私有充电桩只为其所有者服务,闲置率高。因此,现有的充电桩设施无法满足电动汽车正常的充电需求,长此以往,日益增长的电动汽车充电需求满足困难与大量充电设施规划不合理之间的矛盾将被逐渐激化,电动汽车充电将愈发困难。针对该问题,研究电动汽车分布式充放电交易策略可为电动汽车提供额外的充电选择,改善电动汽车的充电环境。对于分布分散、脱离电网且主观意愿强烈的分布式电力交易,需要去中心化的区块链技术以实现分布式信息的传递和储存。基于此,本文以行驶途中的电动汽车为研究对象,充分考虑私有充电桩和电动汽车作为分布式资源的充放电属性,设计了基于区块链的私有充电桩共享策略和区域电动汽车联盟V2V(Vehicle-to-vehicle)电力交易匹配策略,并在所提出的入盟匹配策略的基础上,提出相应的电价制定方法和电力交易量优化方法。本文的具体研究内容如下:针对电动汽车行驶途中充电困难的问题,以区域内的电动汽车、私有充电桩和公共充电桩为研究对象,设计了基于区块链的私有充电桩共享策略机制。对电动汽车的出行路线、充电时刻及用户心理进行建模,并计算电动汽车对充电桩的综合评价指标,以真实地反映电动汽车对充电桩的偏好程度;在此基础上,建立共享平台的充电交易机制,以求取计及区域内充电压力的动态电价。此外,为实现电动汽车用户对私有充电桩的评价,还设计了一种利用区块链和智能合约的充电桩声誉管理机制。仿真结果表明所提策略不仅能为电动汽车用户提供充足的充电备用方案,还能提高私有充电桩的利用率,并为私有充电桩的所有者带来一定收益。针对电动汽车电池可作为分布式储能单元的特点,设计了区域电动汽车联盟V2V电力交易入盟匹配策略。首先,提出在指定地点下组成联盟进行V2V电力交易的设想,建立了电动汽车参与联盟的成本模型和效益模型,并设计了电动汽车组成联盟进行V2V电力交易的入盟策略和电力交易匹配机制;然后,使用区块链技术来建立电动汽车V2V电力交易平台,通过POS共识机制,设计了考虑交易平台声誉值的区块链系统和激励分配方式。算例仿真结果表明提出的电动汽车联盟电力交易策略能为电动汽车提供备用的充电选择,并为交易主体带来经济效益。为实现电动汽车V2V电力交易联盟中的价格博弈和交易量优化,在入盟匹配策略的基础上,提出了一种基于贝叶斯博弈定价的电动汽车联盟V2V电力交易定价方案。采用贝叶斯博弈进行电力交易定价得到电力交易双方效用最大化的最优定价,并根据定价得到能使电动汽车联盟效益最大化的电力交易量。最后,对区域电动汽车联盟V2V电力交易进行仿真,从不同角度分析了博弈定价策略下的V2V电力交易机制。仿真结果表明,在电动汽车联盟中采用定价博弈策略能使购售电双方的电动汽车用户达成共赢,提高交易成功率和交易效率。

关键词：电动汽车充放电交易策略区块链去中心化电力交易私有充电桩

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