基于需求响应的含换电站微电网经济调度策略研究

在化石能源面临紧缺和环境污染日趋严重的双重压力下,电动汽车作为近年来新兴的交通工具,由于其能源利用高效性和环境友好性,已得到国家和民众的普遍认可。然而,大部分的电动汽车充换电行为主要集中在居民用电高峰时段,使得已有电网供电压力再次加大,从而影响电力系统稳定运行。因此,研究电动汽车并网的充换电策略变得尤为重要。电动汽车换电站(battery swapping station,BSS)作为电动汽车换电模式的主要实现场所,可利用其储能系统对电力系统负荷进行“削峰填谷”,拥有出色的灵活性和可控性,并具有与风电等可再生能源协调配合的能力。将其与包含分布式可再生能源的微电网相结合参与调度,既可避免大规模可再生能源的接入对电力系统稳定运行造成的不利影响,又可激发BSS的调度灵活性,进一步提高经济效益。而需求响应作为需求侧管理在电力市场中的重要拓展,不仅可以积极参与电网调峰工作,缓解电网供电压力,确保电力系统稳定运行;还可以向用户侧提供辅助服务,降低车主充换电成本。因此,本文在微电网模型的基础上融入BSS、需求响应和分布式电源,研究充分挖掘三者协调能力和提高其经济性的方法。首先,本文在分析电动汽车能源补充方式优缺点的基础上,明确了BSS的基本运行机理,并研究了BSS参与微电网运行调度时的能量流动方向和电池状态转换情况,进而分析了BSS参与电网调度的“削峰填谷”特性。并在分析需求响应分类和功能的基础上,研究了需求响应参与含BSS微电网优化调度的可行性。其次,提出电动汽车积压惩罚机制,并建立含有BSS和风电的微网联合系统调度模型,综合考虑了电池供给约束和换电站电池充电约束,并通过CPLEX求解模型。算例结果表明所提机制可有效优化换电负荷曲线,并且联合系统参与并网后可减少系统运营成本。然后,根据激励型需求响应引申提出车辆转移机特性,并构建了考虑车辆转移机制的含BSS微网联合系统调度模型。该模型增加电动出租车作为辅助换电负荷,综合考虑了系统功率平衡约束和充放电机出力约束,并通过CPLEX求解模型。算例结果表明所提机制可有效减小换电负荷峰谷差,提高系统经济性。最后,为解决用户面临电池能源补充选择较为单一的问题,建立一种集成充电功能和换电功能的电动汽车充换电站(battery charging and swapping station,BCSS)模型,能同时向车主提供充电服务和换电服务,并加入换-充功率转移功能,综合考虑BCSS站内电池约束和充放电机功率约束,并通过CPLEX求解模型。最后,算例结果表明该系统在加入换-充功率转移功能后,能有效减少充电模式购电成本,提高系统经济性。