基于博弈論的電動汽車與智能電網(wǎng)交互決策研究.pdf

1、電動汽車(electric vehicle，EV)有序充電是促進(jìn)交通系統(tǒng)能量供給電氣化和實現(xiàn)交通系統(tǒng)與智能電網(wǎng)協(xié)作的重要手段。傳統(tǒng)單純考慮保障EV電能需求或改善電力系統(tǒng)運行的有序充電方式已難以適用于EV與智能電網(wǎng)的交互決策中。在此背景下，本文采用博弈論實現(xiàn)在向EV提供優(yōu)質(zhì)充電服務(wù)的同時，激勵EV與智能電網(wǎng)在能量與備用等方面的協(xié)作，主要工作總結(jié)如下:
　　為明確EV在智能電網(wǎng)中的定位，從交通系統(tǒng)和智能電網(wǎng)的角度對EV的發(fā)展趨勢進(jìn)行了

2、總結(jié)和展望。隨后，針對博弈論的分析方法進(jìn)行了簡要地回顧。對于博弈論在EV有序充電中的應(yīng)用，分別從無聚合博弈、聚合博弈等角度進(jìn)行了綜述，明晰了博弈論在EV與智能電網(wǎng)交互決策中應(yīng)用的廣度和深度。
　　針對無聚合時EV與智能電網(wǎng)在能量層面上的協(xié)作，提出了基于廣義Nash博弈的交互決策方法。該方法中，基于網(wǎng)絡(luò)演算理論刻畫了EV充電服務(wù)的質(zhì)量(quality of service，QoS)。在廣義Nash博弈中，各EV通過優(yōu)化自身的充電計劃

3、以降低充電費用，同時計及了EV整體的充電功率約束。結(jié)合次變分方程(quasivariational inequality，QVI)，證明了該博弈中均衡點的存在性和唯一性。
　　為實現(xiàn)無聚合時EV與智能電網(wǎng)在能量與備用方面的協(xié)作，基于廣義Stackelberg博弈構(gòu)建了智能電網(wǎng)-EV交互決策方法。該方法中，EV作為跟從者，通過對自身充電和備用計劃進(jìn)行優(yōu)化，在保障充電服務(wù)QoS的前提下，響應(yīng)能量和備用價格以最大化自身利益。智能電網(wǎng)作為

4、主導(dǎo)者，通過優(yōu)化能量和備用價格，以實現(xiàn)與EV的能量和備用協(xié)作。隨后，基于QVI證明了該博弈中均衡點的存在性和唯一性。最后，將該博弈問題轉(zhuǎn)換為優(yōu)化問題進(jìn)行求解以獲得均衡點。
　　針對多個EV充電站與所接入主動配電網(wǎng)的協(xié)作，提出了基于供需均衡函數(shù)的決策方法。在該方法中，各EV充電站作為主導(dǎo)者，通過優(yōu)化需求曲線，間接影響配電網(wǎng)邊際節(jié)點價格，以實現(xiàn)自身利益的最大化。主動配電網(wǎng)作為唯一跟從者，通過對各充電站的充電計劃進(jìn)行優(yōu)化，以實現(xiàn)社會效益

5、的最大化。基于Potential函數(shù)，將該博弈轉(zhuǎn)換為含均衡約束的數(shù)學(xué)規(guī)劃問題(mathematicalprogramming with equilibrium constraints，MPEC)，并證明了均衡解的存在性。
　　為實現(xiàn)參與電力批發(fā)市場的多個EV充電站與主動配電網(wǎng)在能量和備用方面的合作，提出了基于合作博弈的能量與備用共享機(jī)制。在該合作博弈中，基于網(wǎng)絡(luò)演算理論建立了計及QoS約束的充電站能量和備用決策模型。針對主動配電網(wǎng)