武汉大学 杨军：考虑用户响应与多维贡献的异质电动汽车聚合调频交易机制

考虑用户响应与多维贡献的异质电动汽车聚合调频交易机制杨军，李华怡内容提纲内容提纲01研究背景与意义02异质电动汽车聚合调频交易架构03考虑用户响应与多维贡献的电动汽车聚合调频算例分析04思考与展望新型电力系统调频困境系统惯量系统惯量储能系统光光伏逆变器电动汽车充放电双向互动第1部分：总则本标准短定了电动汽车充政电双向车劝系接的技术絮构。及照关应用场景，付对各源用场景下的用例进行了描述。能源互联网与电动汽车互动规范国家能源局文件补偿(市场)机制工作方案》的通知中华人民共和国国家发展和改革委员会关于加强新能源汽车与电网融合互动的实施章见/发改能源〔2023〕1721号〕国家发展改革委国家能源局国家数据局关于印发《加快构建新型电力系统行动方案(2024-2027年)》的通知1国家能源局关于印发《完善电力辅助服务补偿(市场)机制工作方案》的通知[2]国家发展改革委等部门关于加强新能源汽车与电网融合互动的实施意见[3国家发展改革委国家能源局国家数据局关于印发《加快构建新型电力系统行动方案(2024—2027年)》的通知14国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会《能源互联网与电动汽车互动规范》[5国家能源局《电动汽车充放电双向互动第1部分：总则》(NB/T3占汽车总量的12%目前，我国已建成全球最大的电动汽车充电网络，支撑超4000万辆新能源汽车的充电需求其中，纯电动汽车保有量3022目前，我国已建成全球最大的电动汽车充电网络，支撑超4000万辆新能源汽车的充电需求预计2030年全国电动汽车保有量将突破6000万辆数据来源于中国汽车工业协会。4山01.潜力评估山01.潜力评估5内容提纲内容提纲02异质电动汽车聚合调频交易架构03考虑用户响应与多维贡献的电动汽车聚合调频算例分析7内容一计及用户响应决策的电动汽车聚合调频潜力评估模型内容一计及用户响应决策的电动汽车聚合调频潜力评估模型停治状态渐率屯池电量清态演化电洼怕涩安全运界安个账户私波电状去互斥if间延出圆可夫斯和调频潜力边养电动汽充放电模型集群调频潜力模型c通账，权重综合效用决策属度西数决策边界内容二能量-调频市场环境下电动汽车聚合商投标-功率分配协同优化策略能量-调频市场框架随机优化嵌入功率分配的投标决策模型能量如利调源牧益目标金数→聚合育利兹景大化格桑子均束条件功率上下队约束电量安全约束联盟收益内容三基于改进Shapley值的充电站多主体利益分配机制多维调频贡献度量化评估模型权重确定方法调频里程相对协方差矩阵指标权重中量合性博非理北传supley法个体陆件忽祛开质资多维贡献差异益分配模型综合贡族度系数持续以额能力的束投秤奉负的束电量安金约束基于拉格朗日乘子的功率分配模型功率平渝约束功率编腔丰的垂灰应建率成本处掉综合页献度系数识拟客量价格十胡规里起价临的束条件世履言量市场朝测处理传统综合贡收益分Shapley值献度配策略利益分配机制收益影响充电站1充电站4隶属度电动汽车聚合商调控响应能力判定账户权重账户信息响应功率电动汽车聚合商负责在响应阶段前采集下属各充电站中电动汽车的运行状态，并结合出行特征评估用户响应意愿；在此基础上量化各充电站的调频潜力，并上报调频容量与基线功率。在实时响应实际贡献进行收益分配。放电功率约束电量变化约束电池安全约束p,激励电激励电价”初始荷电状初始荷电状态=innd不足l8值越大，对EV用户参与调频辅助服务响应意愿的正向激励作用越强；放电深度和电流倍率取值越大，表户响应意愿的负向抑制作用越显著。心理账户理论收益账户电流倍率安全账户激励电价放电深度心理账户权重综合效用决策隶属度得分令响应度阈值为令响应度阈值为可视为用户在有AB维度19嵌入功率分配的优化投标模型嵌入功率分配的优化投标模型随机优化：18:00RegD信号分布(预测vs实际)EVAEVA投标-功率分配协同优化框架功率分配基于拉格朗日乘子的功率分配模型基于拉格朗日乘子的功率分配模型引入投标模型中电量约束的拉格朗日约束条件：调频信号文基于Cov-AHP确定权重,i=1,2,L,n通过多维贡献度指标体系，并采用Cov-AHP组合赋权法确定指标权重，对传统Shapley值进行修正。内容提纲内容提纲01研究背景与意义02异质电动汽车聚合调频交易架构03考虑用户响应与多维贡献的电动汽车聚合调频算例分析04思考与展望算例一：计及用户响应决策的电动汽车聚合调频潜力评估模型算例一：计及用户响应决策的电动汽车聚合调频潜力评估模型EV参数含义私家车网约车通勤车并网时间离网时间日标离网SOC电池容量最大充电功率充放电效率车辆数正态分布正态分布均匀分布均匀分布均匀分布均匀分布均匀分布7±2h根据车辆出行的调查结果统计得到：汽车用户的离家时间和到家时间符合截断正态分布规律。并通过蒙特卡洛抽样模拟用户的并网时间、离网时间、初始荷电状态等参数，以刻画真实场景下的用户异质性。(b)电动汽车离网时间分布(d)电动汽车电池容量分布电池容量(kWh)收益账户相对重要收益账户相对重要中等相对重要一致性检验(CR<0.1)成本账户安全账户中等相对重要次要相对重要用户类型私家车网约车通勤车不同类型EV用户的出行特征与风险偏好存在显著差异，其心理账户权重与其对各账户价值的相对偏好有关。通过足CR<0.1,最终得到三类用户的心理账户权重。算例一：计及用户响应决策的电动汽车聚合调频潜力评估模型目标层准则层目标层准则层权重层账户权重分配收益账户收益账户收益账户私家车各权重网约车各权重通勤车各权重用户类型收益账户成本账户安全账户网约车EVCSEVCS1用户调频响应意愿量化结果EVCS2用户调频响应意愿量化结果车辆编号算例一：计及用户响应决策的电动汽车聚合调频潜力评估模型用户类型私家车网约车通勤车车辆编号EVCS3用户调频响应意愿分布量化结果通勤车用户响应率最高车辆编号EVCS3用户调频响应意愿分布量化结果EVCS4用户调频响应意愿量化结果(65.86%);网约车最低(27.48%)。该差异可从出行特征与心理账户两方面解释，例如：网约车运营强度高，初始SOC最低、目标SOCEVCS4用户调频响应意愿量化结果车辆编号车辆编号果天电动*上阳天电动*上阳次扫04:00次日07.00次扫04:00次日07.00最rvh)最rvh)地量下限山量上隐改coc0改coc0方EVCS4耳请零力中山线就际可请编区成考虑用户意限故电与平上里考虑马户点画放电功牢上眼教月34:0次P070心量林hEVCS心量林hEVCS4效电暴白峡就际可诱候围虑用户慈退电星万阻完电功率上制B实乐可调规范脚温电地率上充电功率上不考总用户意惠所剂秀日0020他组w他组w老虑展户点景电强1限不专志用户总芯(200162020:00实导寸训顺位围投标结果投标结果心中制5二心中制5二对比分析对比分析总收益($)成木(S)净收益($)本模型数值变化量按最小化成本分配数值变化量EVCSI与电网交换的电量与广义S0C曲线EVCS2与电网交换的电量与广义SCC幽线ECS3与电网交换的电量与广义SOC曲线EVCSEVCSI与电网交换的电量与广义S0C曲线EVCS2与电网交换的电量与广义SCC幽线ECS3与电网交换的电量与广义SOC曲线EVCS4与电网交换的电量与严义SOC曲线时间(0时上共EYCS1的功率响应功率分配模型能够适度调用高成本但电量充裕的EVCS,有效避免了低成本资源过早耗尽、高成本资源长期闲置的情况，且各站SOC全程运行于安全边界内，验证了模型在满足充电安全约束下能够实现异质资源的全周期优化配置。实时功率分配结果充电场站多维贡献度响应速率总收益净收益总收益净收益异质EVCS的各维度指标贡献差异显著,综合贡献独立运行净收益之和(1493.21美元),满足合作精准匹配原则。的增益减少，与综合贡献度排序一致，各分配方案结果对比各分配方案结果对比序号分配占例分配占例分配占例各EVCS在不同分配方案下的收益对比合作增益对比单独行动传统Shapley传统Shapley($(益收净内容提纲内容提纲01研究背景与意义02异质电动汽车聚合调频交易架构03考虑用户响应与多维贡献的电动汽车聚合调频算例分析04思考与展望04思考与展望PPrM市场出清并计划调频资源和非灵活备用资源的调度计划(在目标时间前60min运行，预测60出清并计划调频资源和非灵活备用资源的调度计划(在目标时间前60min运行，预测60min后的情况)数据数据最后调度优化以及安排非同步备用和灵活同步备用资源(在日标时间前15min运行，预测日标时间15min后的情况)计算每5min的能量和辅助服务产品的价格需求跟踪、发电机出力计划、分配能量需求响应、安排非灵活备用资源(在目标前30min运行，预测目标后15、30、75和120min后的情况)广东市场广东市场市场运营机构发布调频市场信息，包括容量需求、报价上下限等9:30-12:30调度机构按照有关规定开展运行以1小时为周期滚动出清未来3到6小时的结果；且不晚于日标时间的30min按里程排序价格从低到高依次出清中标单元自动切换度指令按里程排序价格从低到高依次出清中标单元自动切换度指令11:30前贡献的出力调整值(其响应AGC控制出力值之差的绝对值)04思考与展望调频产品不区分上下调频，采用RegA(慢速)+RegD(快速)双信号不区分速度与方向，统一AGC信号发电机组、第三方辅助服务提供者发电侧机组、独立储能、直控型可调节负荷(含EV充电网络、虚拟电厂)滚动SCED→实时SCED)与电能量分层独立运行、顺序出清，调频结果作为电能量出日前申报容量报价、里程报价和调频容量，小时前可修改运行前60min关闭申报;日前集中竞价申报容量与里程价格；日内集中统一出清机会成本统一核算；排序价格=机会成本+修正后容量报价+里程报价；综合出清价格为边际排序价格里程报价；排序价格=里程报价/性能归一化值；统一出清价格为边际排序价格性能得分(精确度+相关性+延迟)综合调频性能系数(调节速率+响应时间+调节精度)补偿机制里程补偿=实际调频里程×里程价格×调频性能指标数调频容量市场调频电动汽车聚合商收益分配参数账户心理隶属度充电站3数异质化电动汽车用户充电站1响应意愿指令综合贡收益意愿调控利益分配机制状态市场收益参04思考与展望5.2022年中国电工