集中充电模式下的电动汽车调频策略_姚伟锋

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1、第３８卷第９期Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．９２０１４年５月１０日Ｍａｙ１０，２０１４ＤＯＩ：１０．７５００／ＡＥＰＳ２０１３０５１３００５集中充电模式下的电动汽车调频策略姚伟锋１，赵俊华１，文福拴１，薛禹胜２，陈凤云３，李梁４（１．浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市３１００２７；２．南瑞集团公司（国网电力科学研究院），江苏省南京市２１１１０６；３．国网福建省电力有限公司检修分公司，福建省福州市３５０００３；４．国网浙江省电力公司电动汽车服务分公司，浙江省杭州市３１０００７）摘要：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

2、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ＣＰＬＥＸ１２．２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

3、的基本特征。关键词：电动汽车；集中充电站；单向能量传输模式；双向能量传输模式；协同调度；鲁棒优化０引言性与有效性。基于电池租赁的换电模式，并配合包括电动汽电动汽车入网（ｖｅｈｉｃｌｅｔｏｇｒｉｄ，Ｖ２Ｇ）具有单向车集中充电站、充换电站、配送站和充电桩的智能充和双向两种能量传输模式。前者可通过改变电动汽换电网络建设是应对电动汽车规模化发展的一种较车的充电功率来为系统提供服务，如平滑负荷曲线；为合理的商业模式。集中充电站管理的蓄电池数量后者不仅可以改变充电功率，还可以在必要时向系可以很大，其本身就可以作为一个机构独立参与［１－３］统反向送电以提供调频和旋转备

4、用等辅助服务。Ｖ２Ｇ服务。到目前为止，针对电动汽车调度问题的现有研究表明，利用电动汽车的储能特性为电［１０－１１］研究主要集中在有序充电策略及其与可再生能力系统提供调频服务是一项较有发展前景的Ｖ２Ｇ［１２－１３］源发电的协调等方面。在计及市场电价不确定［４］服务。文献［５］基于概率理论发展了估算电动汽情况下的集中充电站电池有序充电和参与系统调频车调频容量的方法。文献［６］提出一种电动汽车在与其他辅助服务的协同调度策略方面还未见研究报能量市场和辅助服务市场的协同调度方法，通过选道。事实上，在电力市场环境下，能量市场和调频服择电价较低时段充电和向系统提供调频

5、与旋转备务市场的出清价格具有明显的不确定性。这样，研用，以最大化电动汽车代理商／车主的总收益。文究如何在满足下属配送站换电需求的前提下，合理献［７］基于模型预测控制提出了由电动汽车、可控负制定集中充电站的充电计划和向系统提供的调频容荷、热电联产机组联合参与负荷频率控制的方法。量，以便为集中充电站的调度决策提供指导，就是一文献［８］基于动态规划法提出了由电动汽车代理商个值得研究的重要问题。灵敏度分析无法提供不确参与调频服务的最优调度模型。文献［９］建立了大定参数对结果的控制机制，而随机规划则需要随机量电动汽车参与系统负荷频率控制的模型，并通过变量的概率密度

6、分布函数。考虑到这两种方法在处ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真说明了所构建模型的合理理不确定参数方面的局限性，本文引入鲁棒优化技［１４－１６］术，以适当模拟和仿真能量市场与辅助服务市收稿日期：２０１３－０５－１３；修回日期：２０１３－０９－０３。场出清价格的不确定性。到目前为止，鲁棒优化技［１７－２０］国家重点基础研究发展计划（９７３计划）资助项目术在电力系统领域已有初步的应用研究报道。（２０１３ＣＢ２２８２０２）；国家自然科学基金资助项目（５１１０７１１４，在上述背景下，本文首先基于单向和双向两种５１１７７１４５）；福建省电力有限公司电力科学研究院科

7、研项目能量传输模式，分别构建了集中充电站的协同调度（１２－１１０１０７－０１３）；国网浙江省电力公司科技项目模型。为适当模拟和处理能量市场和调频辅助服务（５２１１ＤＦ１３５００Ｍ）。市场出清价格的不确定性，发展了集中充电统一配—６９—２０１４，３８（９）送这种换电模式下电动汽车参与系统调频的鲁棒优ｘ）＝Ｒｅｇ，ｍａｘＥ（ｘＲＵｘｆ（ｘ）ｄｘ（１）化模型，以实现在可接受的经济风险水平下，合理确∫００定集中充电站次日各交易时段的充电计划和为系统Ｅ（ｘＲＤ）＝ｘｆ（ｘ）ｄｘ（２）∫ｘ提供的调频服务容量。Ｒｅｇ，ｍｉｎ式中：Ｅ（·）表示期望值算子；ｘ和ｘ分别为上

8、调ＲＵＲＤ１集中充电统一配送换电模式下的业务和下调频率容量调用比例；ｘ，ｘ，ｘ分