一种基于需求侧竞价的电动汽车充放电调度方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于需求侧竞价的电动汽车充放电调度方法，属于电力系统及其 自动化技术。
【背景技术】
[0002] 随着能源和环境危机的日益加剧，电动汽车以其节能环保等优势，成为我国战略 新兴产业之一。大规模电动汽车接入电网后，一方面，其无序充放电行为将对电力系统的规 划和运行产生不可忽视的影响，包括峰谷差变大、网损增加、电能质量变差等；另一方面，电 动汽车又是良好的储能单元，V2G(vehicle to grid)技术的发展不但能够抑制或消除电动 汽车对电网的不利影响，而且能够起到削峰填谷、辅助调频、降低系统运行成本等作用，促 进电动汽车与电网协调发展。
[0003] 需求侧竞价是需求响应的一种实施机制，它是指电力用户通过改变用电方式主动 参与电力市场竞争，并由此获得相应的经济补偿，而不像传统情况下仅仅是价格的接受者。 电动汽车的迅速发展，使得负荷聚合商利用电动汽车的充放电调度整合需求响应资源并参 与需求侧竞价成为可能。
【发明内容】
[0004] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于需求侧竞价的 电动汽车充放电调度方法，为未来电动汽车大规模接入电网提供一种调度方法，该调度方 法能够减少对电网的不利影响，最终促进电动汽车产业的发展。
[0005] 技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0006] -种基于需求侧竞价的电动汽车充放电调度方法，在日前调度中，负荷聚合商根 据电力公司公布的次日需要进行负荷削减的时段，通过对电动汽车用户行为特性的预测， 以最大化电动汽车放电量（负荷削减量）为目标对可控容量进行预测，并参与需求侧竞价； 电力公司根据负荷聚合商在各时段投标的负荷削减量和报价，按需求侧统一边际成本结算 的负荷调度成本最低为目标优化制定调度计划；在实时调度中，负荷聚合商以最大化其利 益为目标对电动汽车进行充放电调度，使得在满足电动汽车用户的充电需求的同时降低充 电成本和调度偏差。
[0007] 上述方法具体包括如下步骤：
[0008] (1)负荷聚合商参与需求侧竞价调度框架：负荷聚合商作为电力公司和需求响应 资源之间的中介，建立包括电力公司、负荷聚合商、分散的电动汽车在内的双层调度模式；
[0009] (2)建立负荷聚合商的出力投标决策模型：通过对次日电动汽车用户行为特性的 预测，负荷聚合商以最大化电动汽车放电量为目标对可控容量进行预测，为参与需求侧竞 价提供参考：
[0011] 其中：QDA为日前预测的电动汽车放电总量；n DA为日前预测的电动汽车总量； PdJx，i)为第i辆电动汽车在X时段的放电功率，X= 1，2,…，M ;M为电力公司公布的次日 需要进行负荷削减的时段数量，各时段的时长均为Λ X ;
[0012] (3)建立电力公司调度计划优化模型：设共有m家负荷聚合商，第k家负荷聚合商 在X时段竞价的负荷削减量和报价分别为Q da (x，k)和p (x，k);电力公司在X时段所需的负 荷削减总量为RU)，分配给第k家负荷聚合商的负荷缺额为D(X，k)，电力公司按需求侧统 一边际成本结算的负荷调度成本最低为目标优化制定调度计划，即：
[0017] 其中：Pmp(X)为X时段的需求侧边际成本，为竞价成功者中的最高报价；
[0018] (4)研究电动汽车不参与调度计划时的充电成本：若电动汽车不参与调度计划， 则以最小化电动汽车充电成本为目标对电动汽车进行充电：
[0022] 其中：Fm为第i辆电动汽车不参与调度计划时的充电成本；c(t)为t时刻电动汽 车的充电电价，t bl为第i辆电动汽车接入电网时间，t m为第i辆电动汽车离开电网时间； SOC(U)为第i辆电动汽车离开电网时的荷电状态；SOCsl为第i辆电动汽车设定的离开电 网时所需达到的荷电状态；SOC(t，i)为第i辆电动汽车在t时刻的荷电状态；η。为电动汽 车充电效率；PJt，i)为第i辆电动汽车在t时刻的充电功率;W ei为第i辆电动汽车的电池 容量；Λ t为时间段间隔；
[0023] (5)分析电动汽车实时调度偏差：设第k家负荷聚合商的管辖范围内实际有nRT辆 电动汽车可控制，则X时段第k家负荷聚合商所能提供的电动汽车实际放电量为Q rt (X，k):
[0025] 则第k家负荷聚合商在X时段的日前调度计划与实际放电量的偏差e (X，k)为：
[0026] e (X，k) = D (X，k) -Qrt (X，k)
[0027] (6)建立电动汽车实时调度优化模型：负荷聚合商以最大化其利益为目标对电动 汽车进行充放电调度：
[0028] maxF (k) = F1 (k) -F2 (k)
[0029] 其中=F1GO为第k家负荷聚合商所获得的收入；F2(k)为第k家负荷聚合商需支 付的补偿费用。
[0030] 所述步骤（2)中，建立负荷聚合商的出力投标决策模型具体过程为：
[0031] 电力公司公布次日需要进行负荷削减的时段为X = 1，2, "·，Μ，负荷聚合商据此对 可放电容量进行预测；
[0032] 设负荷聚合商的调度周期为τ，χ?Γ:由于在负荷削减时段外向电网放电电力公 司并不给予报酬，因此负荷聚合商仅在X时段内对电动汽车进行放电调度；通过对次日电 动汽车用户行为特性的预测，负荷聚合商以最大化电动汽车放电量为目标对可控容量进行 预测，为参与需求侧竞价提供参考；
[0034] 约束条件：
[0035] (2· 1)电动汽车用户出行约束
[0036] 电动汽车作为一种交通工具，在对其进行充放电调度的时候首先要考虑满足用户 的出行需求，即：
[0037] SOC (tel) = SOCsl
[0038] (2. 2)充放电状态约束
[0039] 负荷聚合商仅在X时段内对电动汽车进行调度，其他时段不对电动汽车进行调 度；同时，在负荷削减时段内，任意一辆电动汽车均不能同时充电和放电，即：
[0040] PJt,i) = 0,t
[0041] Pc (x, i)Pdc(x, i) = 0
[0042] 其中：PJx，i)为第i辆电动汽车在x时段的充电功率；
[0043] (2. 3)荷电状态约束
[0044] 第i辆电动汽车在t时刻的荷电状态为：
[0045]
[0046] 其中：n dc为电动汽车放电效率。
[0047] 所述步骤（6)中，建立电动汽车实时调度优化模型具体过程为：
[0048] 负荷聚合商的收入主要来源于电力公司，电力公司根据负荷聚合商对日前调度计 划的执行情况进行报酬结算；为了达到预期负荷削减效果同时降低负荷调度成本的目的， 当负荷聚合商的出力大于调度计划时按照调度计划结算，当负荷聚合商的出力小于调度计 划时按照实际削减量结算；但如果调度偏差超过电力公司允许的最大值S _时，电力公司 将对负荷聚合商进行罚款，超出部分罚款为γ，即第k家负荷聚合商所获得的收入F1GO 为：
[0051] 为了充分调动电动汽车用户的积极性，由于调度电动汽车参与放电而导致的额外 充电成本需要由负荷聚合商支付，同时考虑到电池损耗，负荷聚合商需要支付参与电动汽 车放电的用户一部分补偿费用，设单位电量补偿费率为r，则第k家负荷聚合商需支付的补 偿费用F2GO为：
[0053] 负荷聚合商从出售负荷侧资源获得的收入中扣除支付给用户的补偿费用，即为负 荷聚合商获得的利润：
[0054] maxF (k) = F1 (k) -F2 (k)
[0055] 为了使得电动汽车负荷聚合商的利润最大化，则需要同时满足最小化电动汽车实 际放电量与调度计划的偏差和最小化电动汽车的充电成本，因此，以最大化负荷聚合商的 利润为目标对电动汽车进行实时调度：
[0056] 约束条件：
[0057] (3. 1)电动汽车用户出行约束
[0058] SOC (tel) = SOCsl
[0059] (3. 2)充电状态约束
[0060] P, =
[0061] Pc (x, i)Pdc(x, i) = 0