一種基于需求側(cè)競(jìng)價(jià)的電動(dòng)汽車充放電調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于需求側(cè)競(jìng)價(jià)的電動(dòng)汽車充放電調(diào)度方法，屬于電力系統(tǒng)及其 自動(dòng)化技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著能源和環(huán)境危機(jī)的日益加劇，電動(dòng)汽車以其節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，成為我國(guó)戰(zhàn)略 新興產(chǎn)業(yè)之一。大規(guī)模電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)后，一方面，其無(wú)序充放電行為將對(duì)電力系統(tǒng)的規(guī) 劃和運(yùn)行產(chǎn)生不可忽視的影響，包括峰谷差變大、網(wǎng)損增加、電能質(zhì)量變差等；另一方面，電 動(dòng)汽車又是良好的儲(chǔ)能單元，V2G(vehicle to grid)技術(shù)的發(fā)展不但能夠抑制或消除電動(dòng) 汽車對(duì)電網(wǎng)的不利影響，而且能夠起到削峰填谷、輔助調(diào)頻、降低系統(tǒng)運(yùn)行成本等作用，促 進(jìn)電動(dòng)汽車與電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展。
[0003] 需求側(cè)競(jìng)價(jià)是需求響應(yīng)的一種實(shí)施機(jī)制，它是指電力用戶通過(guò)改變用電方式主動(dòng) 參與電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，并由此獲得相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，而不像傳統(tǒng)情況下僅僅是價(jià)格的接受者。 電動(dòng)汽車的迅速發(fā)展，使得負(fù)荷聚合商利用電動(dòng)汽車的充放電調(diào)度整合需求響應(yīng)資源并參 與需求側(cè)競(jìng)價(jià)成為可能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種基于需求側(cè)競(jìng)價(jià)的 電動(dòng)汽車充放電調(diào)度方法，為未來(lái)電動(dòng)汽車大規(guī)模接入電網(wǎng)提供一種調(diào)度方法，該調(diào)度方 法能夠減少對(duì)電網(wǎng)的不利影響，最終促進(jìn)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
[0005] 技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0006] -種基于需求側(cè)競(jìng)價(jià)的電動(dòng)汽車充放電調(diào)度方法，在日前調(diào)度中，負(fù)荷聚合商根 據(jù)電力公司公布的次日需要進(jìn)行負(fù)荷削減的時(shí)段，通過(guò)對(duì)電動(dòng)汽車用戶行為特性的預(yù)測(cè)， 以最大化電動(dòng)汽車放電量（負(fù)荷削減量）為目標(biāo)對(duì)可控容量進(jìn)行預(yù)測(cè)，并參與需求側(cè)競(jìng)價(jià)； 電力公司根據(jù)負(fù)荷聚合商在各時(shí)段投標(biāo)的負(fù)荷削減量和報(bào)價(jià)，按需求側(cè)統(tǒng)一邊際成本結(jié)算 的負(fù)荷調(diào)度成本最低為目標(biāo)優(yōu)化制定調(diào)度計(jì)劃；在實(shí)時(shí)調(diào)度中，負(fù)荷聚合商以最大化其利 益為目標(biāo)對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行充放電調(diào)度，使得在滿足電動(dòng)汽車用戶的充電需求的同時(shí)降低充 電成本和調(diào)度偏差。
[0007] 上述方法具體包括如下步驟：
[0008] (1)負(fù)荷聚合商參與需求側(cè)競(jìng)價(jià)調(diào)度框架：負(fù)荷聚合商作為電力公司和需求響應(yīng) 資源之間的中介，建立包括電力公司、負(fù)荷聚合商、分散的電動(dòng)汽車在內(nèi)的雙層調(diào)度模式；
[0009] (2)建立負(fù)荷聚合商的出力投標(biāo)決策模型：通過(guò)對(duì)次日電動(dòng)汽車用戶行為特性的 預(yù)測(cè)，負(fù)荷聚合商以最大化電動(dòng)汽車放電量為目標(biāo)對(duì)可控容量進(jìn)行預(yù)測(cè)，為參與需求側(cè)競(jìng) 價(jià)提供參考：
[0011] 其中：QDA為日前預(yù)測(cè)的電動(dòng)汽車放電總量；n DA為日前預(yù)測(cè)的電動(dòng)汽車總量； PdJx，i)為第i輛電動(dòng)汽車在X時(shí)段的放電功率，X= 1，2,…，M ;M為電力公司公布的次日 需要進(jìn)行負(fù)荷削減的時(shí)段數(shù)量，各時(shí)段的時(shí)長(zhǎng)均為Λ X ;
[0012] (3)建立電力公司調(diào)度計(jì)劃優(yōu)化模型：設(shè)共有m家負(fù)荷聚合商，第k家負(fù)荷聚合商 在X時(shí)段競(jìng)價(jià)的負(fù)荷削減量和報(bào)價(jià)分別為Q da (x，k)和p (x，k);電力公司在X時(shí)段所需的負(fù) 荷削減總量為RU)，分配給第k家負(fù)荷聚合商的負(fù)荷缺額為D(X，k)，電力公司按需求側(cè)統(tǒng) 一邊際成本結(jié)算的負(fù)荷調(diào)度成本最低為目標(biāo)優(yōu)化制定調(diào)度計(jì)劃，即：
[0017] 其中：Pmp(X)為X時(shí)段的需求側(cè)邊際成本，為競(jìng)價(jià)成功者中的最高報(bào)價(jià)；
[0018] (4)研究電動(dòng)汽車不參與調(diào)度計(jì)劃時(shí)的充電成本：若電動(dòng)汽車不參與調(diào)度計(jì)劃， 則以最小化電動(dòng)汽車充電成本為目標(biāo)對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行充電：
[0022] 其中：Fm為第i輛電動(dòng)汽車不參與調(diào)度計(jì)劃時(shí)的充電成本；c(t)為t時(shí)刻電動(dòng)汽 車的充電電價(jià)，t bl為第i輛電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)時(shí)間，t m為第i輛電動(dòng)汽車離開(kāi)電網(wǎng)時(shí)間； SOC(U)為第i輛電動(dòng)汽車離開(kāi)電網(wǎng)時(shí)的荷電狀態(tài)；SOCsl為第i輛電動(dòng)汽車設(shè)定的離開(kāi)電 網(wǎng)時(shí)所需達(dá)到的荷電狀態(tài)；SOC(t，i)為第i輛電動(dòng)汽車在t時(shí)刻的荷電狀態(tài)；η。為電動(dòng)汽 車充電效率；PJt，i)為第i輛電動(dòng)汽車在t時(shí)刻的充電功率;W ei為第i輛電動(dòng)汽車的電池 容量；Λ t為時(shí)間段間隔；
[0023] (5)分析電動(dòng)汽車實(shí)時(shí)調(diào)度偏差：設(shè)第k家負(fù)荷聚合商的管轄范圍內(nèi)實(shí)際有nRT輛 電動(dòng)汽車可控制，則X時(shí)段第k家負(fù)荷聚合商所能提供的電動(dòng)汽車實(shí)際放電量為Q rt (X，k):
[0025] 則第k家負(fù)荷聚合商在X時(shí)段的日前調(diào)度計(jì)劃與實(shí)際放電量的偏差e (X，k)為：
[0026] e (X，k) = D (X，k) -Qrt (X，k)
[0027] (6)建立電動(dòng)汽車實(shí)時(shí)調(diào)度優(yōu)化模型：負(fù)荷聚合商以最大化其利益為目標(biāo)對(duì)電動(dòng) 汽車進(jìn)行充放電調(diào)度：
[0028] maxF (k) = F1 (k) -F2 (k)
[0029] 其中=F1GO為第k家負(fù)荷聚合商所獲得的收入；F2(k)為第k家負(fù)荷聚合商需支 付的補(bǔ)償費(fèi)用。
[0030] 所述步驟（2)中，建立負(fù)荷聚合商的出力投標(biāo)決策模型具體過(guò)程為：
[0031] 電力公司公布次日需要進(jìn)行負(fù)荷削減的時(shí)段為X = 1，2, "·，Μ，負(fù)荷聚合商據(jù)此對(duì) 可放電容量進(jìn)行預(yù)測(cè)；
[0032] 設(shè)負(fù)荷聚合商的調(diào)度周期為τ，χ?Γ:由于在負(fù)荷削減時(shí)段外向電網(wǎng)放電電力公 司并不給予報(bào)酬，因此負(fù)荷聚合商僅在X時(shí)段內(nèi)對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行放電調(diào)度；通過(guò)對(duì)次日電 動(dòng)汽車用戶行為特性的預(yù)測(cè)，負(fù)荷聚合商以最大化電動(dòng)汽車放電量為目標(biāo)對(duì)可控容量進(jìn)行 預(yù)測(cè)，為參與需求側(cè)競(jìng)價(jià)提供參考；
[0034] 約束條件：
[0035] (2· 1)電動(dòng)汽車用戶出行約束
[0036] 電動(dòng)汽車作為一種交通工具，在對(duì)其進(jìn)行充放電調(diào)度的時(shí)候首先要考慮滿足用戶 的出行需求，即：
[0037] SOC (tel) = SOCsl
[0038] (2. 2)充放電狀態(tài)約束
[0039] 負(fù)荷聚合商僅在X時(shí)段內(nèi)對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行調(diào)度，其他時(shí)段不對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行調(diào) 度；同時(shí)，在負(fù)荷削減時(shí)段內(nèi)，任意一輛電動(dòng)汽車均不能同時(shí)充電和放電，即：
[0040] PJt,i) = 0,t
[0041] Pc (x, i)Pdc(x, i) = 0
[0042] 其中：PJx，i)為第i輛電動(dòng)汽車在x時(shí)段的充電功率；
[0043] (2. 3)荷電狀態(tài)約束
[0044] 第i輛電動(dòng)汽車在t時(shí)刻的荷電狀態(tài)為：
[0045]
[0046] 其中：n dc為電動(dòng)汽車放電效率。
[0047] 所述步驟（6)中，建立電動(dòng)汽車實(shí)時(shí)調(diào)度優(yōu)化模型具體過(guò)程為：
[0048] 負(fù)荷聚合商的收入主要來(lái)源于電力公司，電力公司根據(jù)負(fù)荷聚合商對(duì)日前調(diào)度計(jì) 劃的執(zhí)行情況進(jìn)行報(bào)酬結(jié)算；為了達(dá)到預(yù)期負(fù)荷削減效果同時(shí)降低負(fù)荷調(diào)度成本的目的， 當(dāng)負(fù)荷聚合商的出力大于調(diào)度計(jì)劃時(shí)按照調(diào)度計(jì)劃結(jié)算，當(dāng)負(fù)荷聚合商的出力小于調(diào)度計(jì) 劃時(shí)按照實(shí)際削減量結(jié)算；但如果調(diào)度偏差超過(guò)電力公司允許的最大值S _時(shí)，電力公司 將對(duì)負(fù)荷聚合商進(jìn)行罰款，超出部分罰款為γ，即第k家負(fù)荷聚合商所獲得的收入F1GO 為：
[0051] 為了充分調(diào)動(dòng)電動(dòng)汽車用戶的積極性，由于調(diào)度電動(dòng)汽車參與放電而導(dǎo)致的額外 充電成本需要由負(fù)荷聚合商支付，同時(shí)考慮到電池?fù)p耗，負(fù)荷聚合商需要支付參與電動(dòng)汽 車放電的用戶一部分補(bǔ)償費(fèi)用，設(shè)單位電量補(bǔ)償費(fèi)率為r，則第k家負(fù)荷聚合商需支付的補(bǔ) 償費(fèi)用F2GO為：
[0053] 負(fù)荷聚合商從出售負(fù)荷側(cè)資源獲得的收入中扣除支付給用戶的補(bǔ)償費(fèi)用，即為負(fù) 荷聚合商獲得的利潤(rùn)：
[0054] maxF (k) = F1 (k) -F2 (k)
[0055] 為了使得電動(dòng)汽車負(fù)荷聚合商的利潤(rùn)最大化，則需要同時(shí)滿足最小化電動(dòng)汽車實(shí) 際放電量與調(diào)度計(jì)劃的偏差和最小化電動(dòng)汽車的充電成本，因此，以最大化負(fù)荷聚合商的 利潤(rùn)為目標(biāo)對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度：
[0056] 約束條件：
[0057] (3. 1)電動(dòng)汽車用戶出行約束
[0058] SOC (tel) = SOCsl
[0059] (3. 2)充電狀態(tài)約束
[0060] P, =
[0061] Pc (x, i)Pdc(x, i) = 0