摘要
当前，在日益严峻的能源危机和环境污染情形下，我们不仅需要在能源供给侧推进清洁替代，更需要在能源消费侧大力推进电能替代。在此背景下，交通行业亟需改变传统能源消费模式。特别地，如何推进电动汽车(ElectricVehicle，EV)规模化应用、提升其出行渗透率，这是加快交通行业电能替代进程，实现绿色低碳交通的关键。自然地，配置有储能电池的EV兼具电力负荷和交通工具双重身份，能以电能提供者（源）/消费者（荷）/储存者（储）多重角色，实现车电互联。EV以此充分发挥其在道路网和配电网(DistributionNetwork，DN)（即:“路-网”）之间的互动纽带作用，按需切换角色灵活地参与电力系统“源-网-荷”友好互动，实现“车-路-网”互动调控，释放规模化EV的聚合潜力，提升DN经济稳定运行水平和路网的通行效率及交通秩序。为此，本文对“如何发挥EV的“车-网”互动调控纽带作用”以及“如何提升EV的“车-路-网”互动调控效能”等两个核心主题开展研究。 为充分发挥不同场景下EV的充放电调度潜力和移动充电车(MobileChargingVehicle，MCV)的灵活调节能力，本文以V2G车电互联为研究背景，分别面向停驻模式、出行模式以及MCV辅助充电模式，对EV充放电调度问题展开深入研究。通过仿真实验，本文验证了这些策略的可行性和有效性。本文的主要研究内容如下: (1)针对停驻模式下EV的充放电调度问题，提出一种“车-网”互动下以趋利共赢为理念的EV充放电时间灵活性调控策略。首先，建立EV充电需求模型以预测EV的充电负荷，为EV的充放电调控提供数据支撑;其次，为充分发挥EV的“源-荷-储”转换灵活性和时间灵活性，提出支持“电动汽车用户-聚合商-DN”协同共赢的两阶段调控模型，通过对EV充放电行为的调控实现EV用户、聚合商和DN的多主体优化。实验结果表明，本文所提的EV充放电时间灵活性调控策略可以降低EV用户的成本、提高聚合商的收益并平抑DN的负荷波动。 (2)针对出行模式下EV的充放电调度问题，提出一种考虑“车-路-网”交互的电动汽车充放电时空灵活性调控策略。首先，建立“车-路-网”交互模型，探究EV、路网和DN三者间的交互机理;其次，提出“车-路-网”交互下EV充电负荷时空预测模型，获取EV充电负荷的时空分布特性;最后，为充分发挥EV的“源-荷-储”转换灵活性和时空移动灵活性，提出EV充放电需求时空灵活性调控模型对EV的充放电行为进行合理引导，实现EV用户、快充站(FastChargingStation，FCS)和路网的多主体优化。实验结果表明，本文所提的EV充放电时空灵活性调控策略可以降低EV用户的充电成本、通过负荷转移实现FCS间负荷分布均衡并缓解了FCS所处路段的拥挤情况。 (3)针对当前用电高峰期FCS服务能力紧缺问题，提出安排MCV到FCS为EV提供灵活、高效的辅助充电服务。基于此，针对MCV的服务调度问题，提出一种辅助充电模式下移动充电车双重灵活性调控策略。首先，提出EV动态路径规划模型，为EV提供到FCS的充电导航服务;其次，以服务能力响应充电需求为导向派遣MCV前往FCS为EV提供服务，并利用改进的Floyd算法精确模拟MCV的行驶过程，以量化动态交通流量对其行驶行为的影响;最后，为充分释放MCV的“源-荷”互动灵活性和时空移动灵活性，提出考虑MCV“源-荷”角色互换的调控模型对MCV的服务路径和充放电行为（以下统称为MCV的服务调度行为）进行优化，实现EV用户、FCS运营商和DN的多主体共赢。实验结果表明，若未对MCV的服务调度行为进行合理安排，将会延长EV用户的排队时长、致使DN出现峰上加峰的现象。利用本文所提的MCV双重灵活性优化调控策略对MCV的调度行为进行优化管理可以有效提升EV用户的充电体验、FCS运营商的收益和DN运行的稳定性。
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