随着电动汽车规模不断扩大,电动汽车与电网之间的相互影响也越来越显著。一方面,当数以万计的电动汽车同时接入电网充电时,如果不对充电负荷加以控制与调度,电网将会受到负面影响,如峰值负荷增加、馈线电压偏移、配电变压器过载、网损增加、运行效率恶化和电网稳定性降低等。另一方面,电动汽车电池可以通过Vehicle-to-Grid(V2G)技术方便地参与电网的控制运行,为电网提供辅助支撑服务。本文围绕这两个方面研究电动汽车参与电力系统调节的控制与优化方法,主要工作包括以下四个部分:(1)电动汽车有序充电优化模型中存在非线性约束,这就导致传统非线性算法的计算效率较低,针对这一问题提出一种割平面方法以提高计算速度。此外,为克服由于电价预测误差造成的影响,在所提充电优化模型的基础上进一步建立鲁棒优化模型,并分析三种不同结构的不确定集合对鲁棒模型最优性的影响,对比所提方法与传统内点法的性能。(2)电动汽车接入电网进行充电的同时可以参与电网的经济调度,提供旋转备用。但是电动汽车用户的充电行为具有一定的随机性,会在日前调度计划中引入不确定性,降低实际运行的可靠性。为此基于居民出行调查统计数据分析出行规律,利用出行离开时间、到达时间、日行驶里程三个关键参数建立基于Copula模型的充电行为概率模型,并在此基础上建立鲁棒机组组合模型,分析不确定度参数对系统运行总成本的影响,以及电价不确定性对模型的影响。(3)针对规模化电动汽车参与电网经济调度时存在的计算效率较低的问题,提出一种基于交替方向乘子法的分层控制策略,利用电动汽车代理商作为电网运营商和电动汽车之间的枢纽,将原始潮流计算问题分解为两个部分:调度中心负责电网的潮流计算并将调度指令发送给代理商,然后每辆电动汽车跟踪调度指令更新各自的充电曲线。相较于传统方法,这种算法具有计算时间短、消耗内存少、可扩展性强和易于并行化等优点。(4)电动汽车电池具有快速充放电能力,适合为电网提供一次调频服务。为此首先建立基于戴维南等效电路的电动汽车动态模型,然后进一步建立电动汽车参与电力系统负荷频率控制的闭环状态空间模型。但是用户充电行为的随机性会导致模型参数随时间变化,另外控制信号在电动汽车与电网运营商之间传输过程中会产生的通信延时会进一步恶化电网的动态性能和稳定性。因此提出基于粒子群优化算法的鲁棒控制器设计方法以解决以上两个问题,最后通过仿真算例验证所提方法对参数变化和延时具有良好的鲁棒性能。