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原文传递基于博弈论的电动汽车与智能电网交互决策研究

论文题名：	基于博弈论的电动汽车与智能电网交互决策研究
关键词：	电动汽车;智能电网;博弈论;交互决策;充电服务
摘要：	电动汽车(electric vehicle，EV)有序充电是促进交通系统能量供给电气化和实现交通系统与智能电网协作的重要手段。传统单纯考虑保障EV电能需求或改善电力系统运行的有序充电方式已难以适用于EV与智能电网的交互决策中。在此背景下，本文采用博弈论实现在向EV提供优质充电服务的同时，激励EV与智能电网在能量与备用等方面的协作，主要工作总结如下: 　　为明确EV在智能电网中的定位，从交通系统和智能电网的角度对EV的发展趋势进行了总结和展望。随后，针对博弈论的分析方法进行了简要地回顾。对于博弈论在EV有序充电中的应用，分别从无聚合博弈、聚合博弈等角度进行了综述，明晰了博弈论在EV与智能电网交互决策中应用的广度和深度。　　针对无聚合时EV与智能电网在能量层面上的协作，提出了基于广义Nash博弈的交互决策方法。该方法中，基于网络演算理论刻画了EV充电服务的质量(quality of service，QoS)。在广义Nash博弈中，各EV通过优化自身的充电计划以降低充电费用，同时计及了EV整体的充电功率约束。结合次变分方程(quasivariational inequality，QVI)，证明了该博弈中均衡点的存在性和唯一性。　　为实现无聚合时EV与智能电网在能量与备用方面的协作，基于广义Stackelberg博弈构建了智能电网-EV交互决策方法。该方法中，EV作为跟从者，通过对自身充电和备用计划进行优化，在保障充电服务QoS的前提下，响应能量和备用价格以最大化自身利益。智能电网作为主导者，通过优化能量和备用价格，以实现与EV的能量和备用协作。随后，基于QVI证明了该博弈中均衡点的存在性和唯一性。最后，将该博弈问题转换为优化问题进行求解以获得均衡点。　　针对多个EV充电站与所接入主动配电网的协作，提出了基于供需均衡函数的决策方法。在该方法中，各EV充电站作为主导者，通过优化需求曲线，间接影响配电网边际节点价格，以实现自身利益的最大化。主动配电网作为唯一跟从者，通过对各充电站的充电计划进行优化，以实现社会效益的最大化。基于Potential函数，将该博弈转换为含均衡约束的数学规划问题(mathematicalprogramming with equilibrium constraints，MPEC)，并证明了均衡解的存在性。　　为实现参与电力批发市场的多个EV充电站与主动配电网在能量和备用方面的合作，提出了基于合作博弈的能量与备用共享机制。在该合作博弈中，基于网络演算理论建立了计及QoS约束的充电站能量和备用决策模型。针对主动配电网，计及负荷和光伏出力的不确定性，构建了主动配电网的不确定性优化调度模型;并结合自适应鲁棒优化将其转换为确定性优化问题。基于EV充电站和主动配电网特征函数的特性，提出了基于凸博弈的充电站群-主动配电网能量与备用共享方法，并说明了该合作机制的稳定性，给出了基于Shapely值的利益分配方法。
作者：	赵天阳
专业：	电气工程；电力系统及其自动化
导师：	张建华
授予学位：	博士
授予学位单位：	华北电力大学(北京)
学位年度：	2017
正文语种：	中文