電動汽車充放電優(yōu)化及利益鏈協(xié)調(diào)研究.pdf

1、電動汽車由于其具有節(jié)能減排效益成為了未來交通端的重要轉型方向。電動汽車的充電行為主要受用戶主導，每一輛電動汽車接入電網(wǎng)都會形成隨機的用電負荷，由于我國電源結構以燃煤為主，隨機的充電行為會造成交通端降低的碳排放轉移到發(fā)電端，從而使電動汽車發(fā)展的節(jié)能減排初衷失去意義。由此，發(fā)展電動汽車需著重研究電動汽車的充電行為。此外，電動汽車充電過程中涉及到多個利益主體，包括發(fā)電端、電網(wǎng)端、基礎設施運營商及電動汽車用戶。為了使用戶優(yōu)化充電行為，必須從利益

2、鏈的角度協(xié)調(diào)各方利益，從而形成外界激勵對用戶的充電行為進行引導。基于不同的電動汽車充電模式，本文旨在獲得電動汽車充放電優(yōu)化策略及形成保障有序充放電的利益鏈協(xié)調(diào)機制。我國正大力推動公共交通端的電氣化進程，考慮與私家車的相似性及數(shù)據(jù)源的獲取性，本文主要針對電動出租車的充電行為及充放電優(yōu)化策略展開研究。
　　電動汽車充電行為研究是有序充電優(yōu)化策略的基礎，本文首先對電動汽車充電行為進行了細致剖析。通過實地調(diào)研，以電動出租車運行數(shù)據(jù)為基礎，

3、通過高斯混合分布模型對充電起始時間及充電歷時進行分布擬合，以貝葉斯信息準則為依據(jù)篩選最優(yōu)的擬合模型，并通過蒙特卡洛方法校驗擬合模型的有效性，從而獲得電動出租車充電一般規(guī)律模型。進一步，考慮電動汽車保有量、充電次數(shù)、充電功率、充電能效等因素，構建電動汽車充電需求模型，確定實際充電負荷。為了剖析電動汽車充電的實際效益，本文構建了電網(wǎng)運行效益分析模型及碳減排效益分析模型。采用多個地區(qū)的基礎數(shù)據(jù)進行測算，結果表明，實際充電負荷會給電網(wǎng)運行增加壓

4、力，但是相較于燃油車，節(jié)能減排效益顯著。同時，電動汽車實現(xiàn)的綜合效益具有區(qū)域差異性。
　　充電行為優(yōu)化策略是實現(xiàn)電動汽車節(jié)能減排效益的前提。圍繞此，分別就直充及換電兩種模式對電動汽車的充電行為進行了優(yōu)化。直充模式下，考慮多個利益方視角，分別構建充電優(yōu)化模型。其中，電網(wǎng)方優(yōu)先考慮平衡負荷波動及外在激勵綜合效益值最小;運營商在分時電價及分時服務費作用下，優(yōu)先考慮最大化充電服務收益;用戶在分時充電費作用下，優(yōu)先考慮最小化充電成本，從而獲

5、得多個充電負荷優(yōu)化策略。這些充電負荷優(yōu)化策略較實際充電負荷都實現(xiàn)了效益的提升，其中以從電網(wǎng)方視角進行的優(yōu)化效果最為明顯。為了對比各優(yōu)化策略實現(xiàn)的節(jié)能減排效果，從發(fā)電方角度以燃煤成本最低為目標，構建了節(jié)能調(diào)度優(yōu)化模型。結果表明，相較于實際充電負荷，三種優(yōu)化充電策略均使得發(fā)電計劃中增加了清潔能源發(fā)電量，降低了火電發(fā)電量，提高了單位火電煤耗效率及單位系統(tǒng)發(fā)電煤耗效率。換電模式下，以避開負荷高峰段、避開電動出租車運營密集期及避開電動出租車車主休

6、息期為原則，對換電站的充電負荷進行了優(yōu)化，提出了有序換電模式。通過構建電網(wǎng)端效益分析模型驗證了有序換電模式可提高電網(wǎng)運行效益?？紤]風電入網(wǎng)、火電機組運行約束、輸電約束、換電站運營約束、充放電約束，構建了發(fā)電端經(jīng)濟調(diào)度模型，對不同電動汽車規(guī)模下?lián)Q電站執(zhí)行充放電的節(jié)能減排效益進行分析。結果表明有序換電模式、電動出租車保有量及換電站充放電行為將共同影響發(fā)電端節(jié)能減排效益。
　　利益鏈異質主體間能否實現(xiàn)共贏與電動汽車有序充放電的實現(xiàn)息息相

7、關，任意一方經(jīng)濟性缺失都將阻礙電動汽車充電市場的健康發(fā)展。其中，換電模式經(jīng)濟性一直是阻礙其大規(guī)模發(fā)展的瓶頸。雖然相較于直充模式，換電模式更適合電動出租車的供能，且其實現(xiàn)了對電池的統(tǒng)一管理，更易于對充放電活動有序操控，且通過充放電所能實現(xiàn)的綜合效益更為明顯。但由于運營商前期投入大，利益鏈難以實現(xiàn)平衡。本文基于需求端，挖掘潛在運營商及運營模式，從運營商視角構建投資成本分析模型，從用戶視角構建充電費用分析模型，分別獲得運營商開展換電服務的邊際

8、收益條件及用戶接受換電服務的邊際成本條件。通過兩者的平衡，研判各運營模式的經(jīng)濟性。此外，對多個影響換電服務的關鍵因素進行了敏感性分析。
　　利益鏈實現(xiàn)內(nèi)在協(xié)調(diào)是電動汽車有序充放電的機制保障。本文圍繞促使電動出租車有序充放電、促進利益鏈實現(xiàn)協(xié)調(diào)的目標展開研究。直充模式下，基于序貫博弈理念，構建了各參與方利益優(yōu)化模型，通過電價聯(lián)動實現(xiàn)了利益鏈協(xié)調(diào)，并求解出協(xié)調(diào)時的相應電價值。當達到協(xié)調(diào)狀態(tài)時，充電負荷實現(xiàn)了削峰填谷，且在用電負荷谷段及