山东科技大学研究团队提出一种微电网两段式优化调度策略

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随着电动汽车数量的增加，如何避免电动汽车无序放电行为可能对电网造成的危害，设计考虑电动汽车的众多数量、用户行为差异大及电动汽车违约的不确定性的电网调度策略至关重要。山东科技大学高电压技术研究中心团队提出了“微电网-EV聚合商”及“EV聚合商-电动汽车”的两段式调度策略，第一段调度采用以微电网最小运行成本为目标的优化策略；第二段调度针对电动汽车放电功率分配问题，以用户放电综合收益差最小为目标的分配策略。仿真算例验证了调度策略的有效性。

研究背景

在碳达峰碳中和背景下，越来越多的电动汽车将被投入市场。据测算，到2040年国内电动轿车保有量将达3亿辆，其电池储存的总电量可达200亿度。

电动汽车既是电网的负荷，又可作为储能系统参与电网调峰、调频。但电动汽车的充放电行为具有较强随机性，并且单台电动汽车的蓄电池容量较小，如果任由电动汽车无序充放电，可能加大电网峰谷差、增加电网的调度难度与频次，进而危及电网安全。

论文所解决的问题及意义

提出了计及违约不确定性的电动汽车预约-违约放电机制，设计了“微电网-电动汽车聚合商-电动汽车”两段式优化调度策略。注重微电网与电动汽车用户间的信息交互，用户以自主预约形式参与调度，有效突出了用户主动性；同时，考虑违约的不确定性降低了用户行为随机性对调度的不利影响，使各时段电动汽车到桩放电情况与系统各时段功率缺额更加匹配，能够有效地缓解MG峰时供电压力。

论文方法及创新点

1.电动汽车预约-违约放电机制

图1

预测微电网各时段的发电量及用电需求，模拟微电网孤网运行24h，得到各时段供需差额；电动汽车车主在用户侧发布所拥车辆的荷电状态，进一步依据微电网发布的预约需求自主选择放电时段及放电量；预约系统判断车辆的荷电状态是否满足要求，进一步根据用户所申请的放电预约信息，查询系统需求池余量，判断是否接受预约；完成一次预约流程后，预约系统更新需求池，等待下一次申请。

2.微电网-电动汽车两段式调度策略

图2

为实现微电网峰时供需平衡及降低运行成本，与电动汽车用户签订放电预约协议，微电网通过电动汽车聚合商向用户发布各时段放电预约需求，电动汽车用户则根据自身情况进行预约。当微电网缺电时通过聚合商向电动汽车购电，即第一段调度。聚合商下包含n台电动汽车，根据第一段调度得到的微电网向电动汽车购电量，及各台车的到桩状态，聚合商将微电网购电量分配至各台电动汽车，即第二段调度。各调度时段结束后，根据微电网、聚合商及电动汽车用户的充放电行为判定其违约情况并结算三者的违约惩罚。

3.仿真验证

基于某地微电网的某日运行数据，设定一含60户居民的并网型微电网，其中50户拥有电动汽车并配有停车位及充电桩，设定仿真场景。

图3 不同场景下的电动汽车及并网放电功率

仿真发现，由于预约-违约放电机制考虑了对违约不确定性的应对策略，可使整体放电量达标，这保证了用户临时用车情况时调度的灵活性；同时，两段式调度策略，可使微电网更少地从电网购电即可满足系统功率平衡，一定程度上降低了其用电成本，从长远看有助于清洁能源的发展。

结论

本文提出的预约-违约放电机制下的调度策略，强化了微电网与电动汽车用户间的信息交互；同时，考虑违约的不确定性降低了用户行为随机性对调度的不利影响，使各时段EV到桩放电情况与系统各时段功率缺额更加匹配，能够有效地缓解MG峰时供电压力。

团队介绍

山东科技大学高电压技术研究中心长期致力于新型电力系统规划与控制、电气设备状态维护、电气绝缘与电磁环境、先进输变电技术的研究与应用；结合大数据分析技术、人工智能技术，在双碳目标下新型电力系统的优化与运维、电气设备油纸绝缘优化机制与状态评估等领域开展了一系列基础研究及工程应用。主要涉及微电网优化调度、油浸式变压器绝缘状态评估、高压电缆故障诊断、智能传感器等研究方向。近年来，该团队主持、参与了多个国家、省和电网企业的研究项目。

本工作成果发表在2023年第7期《电工技术学报》，论文标题为“计及电动汽车违约不确定性的微电网两段式优化调度策略”。本课题得到山东省重点研发计划资助项目的支持。

引用本文

李长云, 徐敏灵, 蔡淑媛. 计及电动汽车违约不确定性的微电网两段式优化调度策略 [J]. 电工技术学报, 2023, 38(7): 1838-1851.LI Changyun, XU Minling, CAI Shuyuan. Two-stage Optimal Scheduling Strategy for Micro-grid Considering EV Default Uncertainty [J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2023, 38(7): 1838-1851.

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