市场机制下PEV的V2G策略及接入主动配电网的优化运行研究

摘要................................................................................................................................... I ABSTRACT ...................................................................................................................... III 目录.................................................................................................................................. VI

第一章绪论 (1)

1.1课题研究的背景和意义 (1)

1.2研究现状与文献综述 (2)

1.2.1电动汽车技术发展概述 (3)

1.2.2电动汽车入网的影响分析 (7)

1.2.3电动汽车负荷预测以及建模 (7)

1.2.4电动汽车负荷的调度控制策略 (8)

1.2.5 电动汽车负荷的价格响应 (10)

1.2.6主动配电网的相关研究 (10)

1.3 本文的研究内容和章节安排 (11)

第二章 V2G 的相关概念以及系统组成 (13)

2.1 V2G 的概念 (13)

2.2 “V2G ”的设想 (13)

2.3 V2G 的工作原理 (14)

2.4 “V2G ”技术的发展现状 (15)

2.5“V2G ”技术的重要意义 (15)

第三章市场机制下单辆PEV 自主响应的V2G 决策问题 (17)

3.1 前景理论概述 (17)

3.1.1前景理论的提出 (17)

3.1.2 前景理论模型 (17)

3.1.3 前景理论中的一些重要细节 (18)

3.2 前景理论在PEV 接入时刻决策中的应用 (20)

3.2.1关于PEV 充放电行为的几点假设 (20)

3.2.2 实时电价场景确定 (21)

3.2.3 充放电接入时刻的预期效用和前景值计算 (21)

3.3 算例研究 (23)

3.3.1相关数据以及参数设置 (23)

3.3.2 预期效用和前景值计算结果 (23)

3.3.3对结果的影响 (26)

3.4 本章小结 (27)

0SoC

第四章PEV车群价格响应下的电力系统经济调度及效益评估 (28)

4.1未考虑价格因素的PEV电力需求 (28)

4.2 基于参考价格和前景理论的PEV负荷价格响应模型 (29)

4.2.1 PEV的出行特点 (29)

4.2.2只考虑价格因素的充放电价值计算 (30)

4.2.3考虑SoC和出行计划约束的充放电价值计算 (31)

4.2.3 PEV负荷价格响应模型的仿真 (34)

4.3 考虑PEV价格响应的日前能量市场经济调度模型 (36)

4.4 算例仿真 (37)

4.4.1 PEV负荷价格响应仿真结果 (37)

4.4.2 日前市场购电模型的求解结果 (39)

4.5 本章小结 (42)

第五章PEV接入主动配电网的优化运行研究 (44)

5.1 主动配电网的概念 (44)

5.2 虚拟发电厂的概念 (44)

5.3 主动配电网中的PEV车群作为VPP的V2G调度控制策略 (45)

5.3.1 单一智能停车场的调度控制 (45)

5.3.2多个智能停车场的统一调度控制 (47)

5.4 ADN中VPP与主网的协同调度 (58)

5.4.1 算例测试系统 (59)

5.4.2 仿真方法及步骤 (60)

5.4.3 仿真结果 (60)

5.5 本章小结 (62)

第六章总结与展望 (63)

6.1 本文的主要结论 (63)

6.2本文的主要创新点 (64)

6.3本文的不足与研究展望 (64)

参考文献 (65)

致谢 (70)

攻读学位期间发表的学术论文目录 (71)

硕士期间参与项目 (72)

VII

第一章绪论

1.1课题研究的背景和意义

汽车产业是一个国家重要的支柱产业，在国民经济的发展中发挥着重大作用。随着国民经济持续快速发展和城镇化进程加速推进，今后较长一段时期汽车需求量仍将保持快速增长，随之而来的能源紧张和环境污染问题将更加突出。在环境急剧恶化的今天，节省能源、低排放甚至零排放的电动汽车被视为解决问题的手段。近年来，插入式电动汽车（PEV）的发展十分迅速，2012年全世界PEV销量超过12万辆[1]。中国的大城市如北京、上海同样面临着PEV销量的增长。为了进一步增加PEV的市场渗透率同时使其更便捷的并入电网，近年来，世界范围内建造安装了大量充电设施。在2012年，全世界已建成45000个充电站[2]。就中国的大城市而言，目前北京已建成充电站61座以及充电桩1080个。在上海，截至2012年9月，已有12座各类充换电站，890个充电桩建设完成，并建成了

2座沪杭高速枫泾服务区城际互联充换电站。

随着配套设施的逐渐完善以及PEV规模化使用，其充放电过程将对电网的安全经济运行造成重要的影响。研究数据表明，在中等发展速度下，至2020、2030 和2050 年，电动汽车占美国汽车总量的比例将分别达到35%，51%和62%[3]。我国也制定了适合国情的发展规以加快培育和发展节能与新能源汽车产业，提高车网融合度。毫无疑问PEV的发展离不开电网的支持，Vehicle-to-Grid （V2G）技术已经成为研究热点之一。它描述了一种车辆与电网之间的新互动模式。美国联邦能源监管委员会（FERC）也强调了未来电网实现车网互联的迫切性[4]。PEV是一种特殊的负荷，当其充电时同一般的负荷一样，但同时其也可作为储能设备，在某些情况下向电网放电，以此实现电池和电网之间的有控制的互动[5]。依托V2G 技术和智能电网技术,电动汽车用户通过在低电价时段给电动汽车充电,在高电价时将电动汽车电池中储存的能量回送给电网可以获得一定的收益，降低充电的成本。同时，电网公司的的供电压力也将大大降低,而且可以通过将电动汽车作为储能装置进行调度控制,调节电网负荷的峰谷差率，提高电网运行效率和可靠性。V2G的实现方法有很多，现阶段大部分研究是围绕集中式V2G，该种控制策略是指将电动汽车集中起来，按照电网的需求对某区域内的PEV能量实行统一的调度控制，通过既定的控制策略管理每辆车的充放电过