摘要
为了应对全球气候变暖及其带来的一系列挑战，世界各国近年来积极发展含大规模新能源的新型电力系统以减少碳排放量。然而，由于新能源的不确定性弃风弃光现象频发，新型电力系统的构建面临着新能源消纳这一巨大挑战。针对这一问题，近年来迅猛发展的电动汽车，为促进电力系统不确定新能源消纳提供成规模的潜在柔性资源。基于此，实现电动汽车与电力系统的高效协同逐渐成为提高电力系统新能源消纳水平的潜在手段，对构建新型电力系统及电动汽车规模化发展有着重要意义。 因此，本文以含大规模不确定新能源电力系统、电动汽车充电站为研究对象，进行了面向大规模新能源消纳的电力系统-电动汽车层次协同研究。首先构建含大规模不确定新能源电力系统与电动汽车的多目标协同优化调度模型，从而明晰协同机理并揭示电动汽车规模与新能源规模的最优匹配关系。在此基础上，计及市场环境下电动汽车充电站及配电网的差异化决策行为，设计基于联盟博弈的电动汽车充电站与配电网的“双赢”协同互动机制，促使双方参与协同互动。最后，针对新一代的电动汽车——氢电混动汽车，建立电网-氢网-交通网安全运行框架下的双层众目标协同部署规划模型。在考虑调度运行表现的前提下，推求促进新能源消纳的最优规划部署方案。基于此，本文的主要研究工作为： 1）首先面向新能源的不确定性，描述了电动汽车的充电行为并进行新能源的不确定性表征，进而提出概率化新能源切削量计算方式。从而建立含大规模不确定新能源电力系统与电动汽车的协同优化调度模型，并提出一种参数自适应差分进化算法进行求解。基于仿真实验揭示了协同调度中多目标间的制约关系以明晰协同机理，并推求电动汽车与新能源规模的最优匹配关系。 2）其次计及电动汽车充电站及电力系统的差异化市场行为，基于网络流理论描述电动汽车充电站的服务质量约束，从而刻画其市场环境中的最优决策，同时建立新能源接入下配电网的最小化成本优化模型。进而明晰配电网及电动汽车在市场环境下的协同框架，基于联盟博弈设计了电动汽车充电站及配电网“双赢”协同互动机制，并采用改进Shapely值进行利益分配。通过仿真实验验证了所提机制的稳定性，有效性和鲁棒性。 3）最后针对促进新能源消纳的新一代电动汽车规划部署问题，基于改进最大覆盖部署模型刻画空间能量需求约束，同时建立电网-氢网-交通网多网络耦合安全运行框架。进而提出氢电混动汽车供能站规划-调度双层众目标协同规划部署模型，并基于相应的混合差分进化-内点法算法进行求解。仿真结果验证了所提规划模型与算法的有效性，进而揭示了新能源消纳与众目标之间的制约关系。 综上所述，本文从协同调度优化、协同互动机制及协同规划部署三个层次探究了促进不确定新能源消纳的电动汽车与电力系统高效协同方法，为电力系统利用电动汽车这一柔性资源促进新能源消纳提供参考。
NETL