含双向充电桩的新能源微电网运行机制建模及优化策略

In new energy micro-grids, the use of distributed and intermittent new energy, and establishment of large-scale bi-directional charging piles with energy storage/overflow characteristics, increase the imbalance and uncertainty of energy supply and demand. Thereby it has brought great challenges to the power supply quality and safety of micro grids. The operation mechanism of new energy micro-grids with bi-directional charging piles need to be optimized. This project considers both user side management and micro grid operation mechanism, analyzes user behavior, supply side characteristics, storage/overflow characteristics of bi-directional charging piles, constructs micro-grid operation management model; Then using the distributed collaborative optimization and evolutionary game theory, this project analyzes interaction mechanism between user behavior and management strategies, builds the evolutionary game model for micro-grid operation management, solves the evolution stable strategy, puts forward mechanism of user side active management strategy, proposes the model of energy supply and demand balance stability mechanism; Analyzing and considering the user behavior in the direct, indirect charge discharge and mixing modes of bi-directional charging piles into the evolutionary game model, this project presents economic optimization model and control strategy of operation optimization in new energy micro-grids. The effectiveness of the method is verified by using the demonstration platform of wind and solar power grid engineering. The research is helpful to enrich and develop the new energy micro-grid operation optimization theory with large scale bidirectional charging piles, and provides theoretical and technological support for the safe and efficient operation of the new energy micro-grids.

间歇性分布式新能源的使用，及具有能量蓄溢特性的双向充电桩大规模设立，增加了微电网中能源供需的不平衡和不确定，对供电品质和安全带来了重大挑战，因此含大规模双向充电桩的新能源微电网运行机制亟待优化。项目考虑用户侧管理与微电网优化运行机制，分析用户行为、供电侧特征、双向充电桩蓄溢特征，构建微电网运行管理模型；运用演化博弈、分布式协同优化理论，解析用户行为与管理策略的交互作用机制，建立微电网运行管理的演化博弈模型，并求解演化稳定策略，得出用户侧主动管理策略的形成机理，形成能源供需平衡稳定机制模型；分析直接、间接、混合等双向充电桩管理模式下用户充放电行为，将其纳入演化博弈模型，构建双向充电桩新能源微电网经济优化运行机制模型及优化控制策略。利用风光储微电网工程示范平台，验证方法的有效性。研究有助于丰富和发展含大规模双向充电桩的新能源微电网优化运行理论，为新能源微电网安全、高效运行提供理论和方法支持。

新能源微电网供给侧中供电主体种类较多，风、光、天然气等各类分布式间歇性、随机性能源多能互补，具有环境友好、利用率高、调度性强的特点。同时，随着电动汽车的普及，大大增加了需求侧的负荷灵活性，给负荷预测带来了很大挑战，增加了微电网运行的随机性和不确定性。项目研究了含有大规模双向充电桩的新能源微电网系统运行管理优化问题，主要工作有：（1）建立了用户侧电动汽车的充放电行为及电动汽车响应调度模型，研究了供电侧的发电预测方法和储能控制方法，形成了含大规模双向充电桩的新能源微电网运行管理框架。（2）针对微电网能源供需平衡方面，研究了电动汽车用户和微电网互动关系，从供给侧和需求侧的角度分析，实现能量的优化配置，供给侧资源合理利用，保证整个系统经济稳定的运行；根据能源供需过程中多主体协同决策的特点，构建了“车—网”和“车—桩—网”演化博弈模型。（3）项目构建了分层调度优化模型和优化策略，形成了面向双碳目标的大规模电动汽车时-空双层优化调控策略，研究了以区域综合能源系统（RIES）为中介的微电网聚合调控方法；针对充电桩不同管控模式下用户充放电行为，提出了一种电动汽车双向充放电智能控制系统及方法，结合演化博弈模型进行了微电网运行管理中的策略演化分析。（4）构建了城市“光储充换”微电网运行管理平台为模拟验证环境，验证了相关方法的有效性。研究表明，通过主动管理微电网用户用电行为，优化微电网能源供需平衡和稳定机制，可以降低负荷需求的波动性，减少对储能装置或大电网的依赖，提高新能源的使用效率，实现微电网高效、安全运行。.项目发表各类论文27篇，待出版专著1部，申请发明专利10项（其中已获授权5项）。项目成果为大规模电动汽车的有序用电管理、基于车网融合思想的微电网运行管理优化提供了理论支持，相关成果在上海浦东某含充电桩及多种分布式新能源的微电网工程示范平台进行了验证，具有较好的推广应用前景。