大规模电动汽车与风电参与能量-调频市场的两阶段投标策略

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随着我国“双碳”目标的提出,电动汽车与风电得到了大规模发展。车网互动技术使得电动汽车能够快速响应电网功率调节,在风电机组的电气或机械元件中增添附加的控制环节调节俯仰角与转子速度,可使风机具备参与系统频率主动调节的能力,未来大规模电动汽车与风电可作为电力系统重要的调节资源。因此,减少车网互动中的电池损耗,以及优化配置电动汽车与风电的功率和容量以最大化市场收益的相关研究备受关注。基于以上问题,本文的具体工作及成果如下:针对电动汽车参与电力市场引起电池损耗导致用户参与意愿降低及参与后的里程焦虑问题,本文提出了计及电池寿命损耗下,电动汽车参与能量-调频市场的协同优化策略。首先研究了电池放电引起容量衰减的主要因素,结合电动汽车放电功率控制特点,建立计及放电深度与放电区间的电池循环寿命损耗模型。其次,以电动汽车集群收益最大为目标,提出功率-调频容量线性约束及充放电循环识别及限制的线性约束,建立了电动汽车调度功率及调频容量协同优化模型。同时,为实现模型快速准确求解,基于电动汽车全过程行为边界影响因素分析,提出了单层遍历求解灵敏度、多层迭代求解划分组合的电动汽车分类聚合方法。最后,通过算例验证了所提聚合方法电动汽车分类方式直观、快速,模型求解速度快、精度高;所提策略能在确保用户收益的情况下,避免频繁充放电、深度放电、高位放电等不规则的放电行为,大幅度降低电动汽车参与电力市场的电池寿命损耗。针对能量-调频市场下电动汽车与风电投标间的相互影响关系考虑不足的问题,建立电动汽车与风电参与能量-调频市场日前投标模型。首先,建立了基于随机优化的风电参与能量-调频的日前投标模型,提出一种风电偏差惩罚成本线性化约束条件,实现风电代理商经济收益与风险折衷。然后,结合计及电池损耗的电动汽车投标模型,提出了电动汽车与风电参与能量-调频市场的日前投标策略,建立了基于Stackelberg博弈的双层优化模型,上层为电动汽车代理商与风电供应商主体收益最大投标模型,下层为电力交易中心以系统运行成本最低的出清模型,并基于Nash博弈刻画电动汽车代理商与风电供应商的竞争关系。最后,所提策略与价格接受者投标相比可最大化电动汽车与风电市场收益,避免调节资源浪费,与协同投标对比,可避免牺牲电动汽车收益来最大化两者联合的整体收益,确保电动汽车市场收益最优。针对实时市场中电动汽车及风电的不确定性导致两者出力与日前计划出现偏差,引入功率-容量偏差考核机制建立电动汽车与风电参与能量-调频市场实时投标模型。首先,基于所提电动汽车分类聚合方法,建立了电动汽车动态调度边界模型与功率快速分配模型,确保电动汽车代理商在实时市场及时决策。其次,引入功率-容量偏差考核惩罚,提出了电动汽车与风电参与实时能量-调频市场投标策略,基于日前市场中的博弈关系,以电动汽车或风电个体偏差考核成本最小为上层目标,以系统运行成本最低为下层目标,建立了实时能量-调频市场双层优化模型。然后,采用驻点法将实时市场双层模型转为单层投标模型,并对偏差考核成本中的变量乘积项及绝对值项进行了线性化处理。最后,通过算例对比分析了偏差考核对电动汽车及风电的影响,并验证了所提策略可满足电量实时平衡,同时确保电动汽车与风电收益最优。
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