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交通-能源耦合下电动汽车基础设施规划与调度控制

交运设备 2025-11-20 浙江大学电气工程学院 Silent

一、电动汽车与电网互动背景

国家《电动汽车充电设施服务能力"三年倍增”行动方案（2025-2027年）》目标：2027年底实现充电服务能力翻倍增长，建成2800万个充电设施，公共充电容量超3亿千瓦，车桩比降至2:1以下。
重点任务：提升公共充电设施质量（城市新增160万个直流充电枪，高速新建改建4万个60千瓦以上充电枪，农村新增1.4万个直流充电枪），优化居住区充电条件，推动V2G规模化应用，改善供电能力和服务，提升运营服务质量。
电动汽车充电基础设施从“配套工程”向“能源工程”跃迁，推动国家“双碳”战略落地。

二、研究体系：协同规划-调度控制-市场交易

以电动汽车为杠杆，撬动电力和交通两个网络的协同规划与优化运行。

考虑动态网络均衡的电力交通耦合网络协同规划
- 建立双层优化模型，最小化耦合网络的总投资和运行成本。
- 耦合网络总运行成本下降27.6%，有效缓解电力网络阻塞和交通网络拥堵。
考虑用户有限理性和市场监管的快速充电站最优动态定价
- 建立三层主从博弈定价模型，最大化充电站利润。
- 充电站利润提高11.0%，电力网络运行成本下降0.7%，用户出行成本几乎不变。
电动汽车快速充电站聚合商的最优协同调度
- 设计分组充电调度算法，聚合电动汽车参与电力市场，利用新能源消纳。
- 聚合商利润提高7.1%（整合新能源）和4.8%（分组充电），弃风减少13.0%，弃光减少59.53%。
考虑不确定性的电力物流协同优化调度
- 利用电动物流车进行配送，安排合理充电和配送方案，减少综合运行成本。
- 降低5.59%的城市物流系统运行成本，减少18.36%的间接碳排放。
考虑用户有限理性和不确定性的综合能源补给站经济调度
- 设计多能协同优化模型，利用综合能源补给站为EV/HFCV/NGV提供能量补给。
- 风险规避模型在最差5%情景下降低21.76%的利润损失风险，预期净利润仅下降0.33%。
区域氢-电-热综合能源系统能量优化调控方法
- 设计微网群系统结构，基于MPC进行多时间尺度能量管理，实现多能互补。
- 减小数据预测误差，提升日内电力调度效率，实现区域能源系统经济高效运行。
电动汽车与电网互动模式分析
- 互动模式包括即接即充、有序充电（分时电价）、充放电控制（G2V/V2G）。
- 需求响应下的车网互动及基于区块链的P2P技术等新模式。
电动汽车与电网互动潜力评估
- V2G动态优化调度策略，解决随机接入问题，优化充放电功率谱。
- 大电网下低复杂度智能充电“削峰填谷”调度算法，处理百万级电动汽车集群。
电动汽车参与电力市场可行性分析
- 不同充电场景下提供V2G服务的经济性分析，考虑电池损耗的聚合商参与电力市场经济性评估。
电动汽车聚合商参与电力市场策略分析
- 多种代理模式的聚合商日前竞价策略，风险规避型竞价策略，Stackelberg博弈模型等。