摘要：作為電動汽車換電站(batteryswappingstation，BSS)的主要服務對象，私家車出行高峰與電網負荷高峰部分重合，加大了BSS在運營中的電池調度壓力和購電經濟成本。為此，提出了電動汽車車輛轉移特性，并構建了考慮車輛轉移機制的含BSS微電網聯合系統調度模型。該模型增加電動出租車作為輔助換電負荷，并考慮需求響應調整負荷曲線。通過優化各類電源出力和換電功率分布，保障BSS穩定提供換電服務，減少系統總成本。該模型以系統總收益最大為目標函數，綜合考慮了系統功率平衡約束和充放電機出力約束，并采用CPLEX求解優化該模型。最后，基于某微網系統進行了算例驗證。結果表明，該模型在加入車輛轉移機制后能有效減小換電負荷峰谷差，提高系統在較高電價時的保有電量，進而利用分時電價差獲取更大收益。

　　關鍵詞：換電站;優化調度;微電網;電動出租車;需求響應;車輛轉移機制;分時電價

　　隨著全球化石能源的日漸枯竭和溫室效應的不斷加劇，作為緩解能源緊缺和實現可持續發展的有效途徑，電動汽車受到了國家的高度關注和大力扶持[1-2]。這使得電動汽車在私家車中的占比逐步攀升。根據中汽協會的數據統計，截至2019年底，全國新能源汽車保有量達到381萬輛，并將繼續保持快速增長趨勢。作為電動汽車能源供給的主要來源，電動汽車換電站(batteryswappingstation，BSS)亦同樣受到關注[3-5]。而私家車集群的無序換電會使得BSS調度壓力增大和系統經濟成本增高。

　　將BSS與含新能源的微電網結合起來研究，能更充分地利用電動汽車動力電池作為分布式能源時的充放電靈活性[6-7]，使微網能夠充分利用電動汽車入網技術(vehicle-to-grid，V2G)實現盈利。文獻[8]分別求解微電網在充電模式和換電模式下的系統經濟成本，證明了使用換電模式更能發揮蓄電池移峰填谷的作用，提高微電網運行經濟性。文獻[9]提出了多目標分級微電網經濟調度策略，利用富裕風光功率入網獲得收益，使得負荷、微電網和主網達到經濟共贏。文獻[10]綜合考慮電動汽車在V2G過程中對于電池的損耗，通過評估調度計劃的棄風棄光風險，將計劃魯棒性轉化為經濟成本，有效地協調了調度計劃的經濟性和魯棒性。

　　文獻[11]提出了利用電動汽車的V2G功能消納棄風的商業合作模式，并建立了以運營商期望收益最大化為目標的日前優化調度模型，通過算例證明了該模式可有效減少系統棄風，同時可減少電動汽車車主支出費用。需求響應作為電力市場中電力需求側管理的重要拓展，利用其參與微網優化調度逐漸成為研究熱點并取得了一定的進展。文獻[12]建立了基于微電網的需求側能量管理優化模型，利用需求響應提高微電網的運行經濟性。文獻[13]利用價格型需求響應，構建基于電價彈性矩陣的實時電價響應模型，提出了分時電價下的含儲能微網優化調度策略。文獻[14]構建了區域電動汽車協調充放電總框架，通過遺傳算法進行經濟優化并實現了電網側、運營商側和用戶側的三者協調優化。

　　文獻[15]將具有中斷能力和轉移能力的電力負荷定義為柔性負荷，并發現利用柔性負荷參與微網調度能夠有效提高風光消納水平。綜上，將需求響應應用到微電網調度中，可通過改變柔性負荷工作時間來優化負荷曲線。但在目前已有研究中，將電動汽車作為可轉移負荷參與到含BSS微電網調度中的論文較少。實際上可以通過對轉移換電時間的車輛進行適當補償，借此改變換電負荷曲線，使BSS重新制定更優的充換電計劃。為此，本文構建了電動出租車參與調度的含BSS微電網調度模型，引入車輛轉移機制，并考慮BSS站內電池數目約束和充放電機機位約束，分析了電動出租車協同私家車共同參與調度和加入車輛轉移機制的有效性。

　　1車輛轉移特性分析和模型

　　目前，私家車集群作為電動汽車的主要構成部分，其出行時間具有早晚高峰的特點，而車主通常會選擇在出行路途中前往BSS更換電池，因此私家車換電時間同樣存在早晚高峰，且不易調整。而在國內較多城市已成為重要公用交通工具的電動出租車，在日常運行中充換電時間分布和私家車不同，具有較大的靈活性和隨機性，并且能根據BSS提供的價格信號或者激勵計劃對自身充換電時間進行調整。

　　因此，本文添加電動出租車作為輔助負荷，和私家車共同作為研究對象參與換電，一定程度上可緩解私家車換電高峰對BSS造成的影響。同時，本文基于柔性負荷引申提出車輛轉移特性。該特性是指電動出租車這類具有出行隨機性的換電負荷，通過靈活調整換電時間，從而與BSS進行信息交流和能量互動。利用該特性，本文建立一種用于日前調度的車輛轉移機制。

　　2含BSS微電網聯合系統調度模型

　　含BSS微電網聯合系統結構，聯合系統中含有風機、微型燃氣輪機(microturbine，MT)和BSS等組成部分并與外部電網相連。能量管理中心會從風機發電、MT發電和從電網購電中優先選擇成本最優的方式為電池架提供充電能源，而BSS除了為電動汽車提供更換電池服務，還可利用電價型需求響應與外部電網進行電力交易從而獲得額外收益。

　　3算例分析

　　3.1算例參數

　　本文算例系統中含有一臺額定容量為250kW的風電機，2臺MT，其額定容量分別為100kW和80kW。其具體常量參數為：u1=20，u2=15，v1=0.26，v2=0.36，w1=1.2，w2=1。含BSS微電網接線圖。本文參考文獻[16]中節點系統，其中將MT1、MT2、BSS和風機分別連接至其中3、4、5和6節點。

　　當單位轉移補償較少時，系統會優先選擇轉移車輛來增加電價較高時段的系統總電量，通過電價差獲取更多收益。當轉移補償逐漸增多時，部分時段由于通過電價差來獲取的收益少于轉移補償而停止進行車輛轉移，系統收益隨轉移補償增加呈線性下降。當補償為15~18元/輛時，轉移車次進一步減少。直至轉移補償增加至19元/輛時，系統不再進行車輛轉移，此時系統狀態恢復到3.2節中優化后模型系統狀態。

　　4結論

　　1)在含有BSS和風機的微電網聯合系統模型中，加入電動出租車作為輔助換電負荷，使得原負荷曲線峰谷差減小，系統高峰時段換電壓力減小，可更加充分地利用分時電價與外部電網進行電價差交易。算例結果中系統總收益提高了14.6%，證明了在負荷側加入電動出租車協同參與調度可提升聯合系統的經濟性。

　　電力論文投稿刊物：高電壓技術根據電力生產、建設、科研、教學需要提供導向性、實用性信息及技術措施，推廣實用技術的成果，為我國科技發展、領導決策、促進生產發揮接口、載體和橋梁作用。本刊報道內容包括高壓設備、輸電線路、系統暫態、測試工程、電磁、城網供電、電力電子等及生態環保生物醫療等邊緣、交叉學科。既有基礎理論研究也有工程實踐應用。

　　2)在私家車和電動出租車共同參與調度的系統模型中，引入車輛轉移機制并添加車輛轉移補償，利用電動出租車換電時間的靈活性，調整換電負荷曲線，增加系統在電價較高時段的交易電量。算例證明，在僅提前轉移、僅延后轉移和雙向轉移三種模型中系統總收益分別提高了1.35%、0.81%和2.19%。3)在3.3節方案四算例基礎上，改變車輛轉移補償成本，算例證明當補償成本逐漸增加時，系統會權衡轉移補償成本和轉移收益，從而逐漸減少車輛轉移車次，直至轉移成本上升至19元/輛時，系統徹底中止車輛轉移。

　　參考文獻References

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　　作者：崔楊1，劉柏巖1，趙鈺婷1，王茂春2，王錚3