考虑换电需求响应的换电站参与电能量-调频市场竞价策略

李咸善; 詹梓澳; 李飞; 张磊

doi:10.7500/AEPS20230628004

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

考虑换电需求响应的换电站参与电能量-调频市场竞价策略

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 考虑换电需求响应的换电站参与电能量-调频市场竞价策略
- Bidding Strategy for Battery Swapping Station Participating in Electricity Energy and Frequency Regulation Market Considering Demand Response of Battery Swapping
- 电力系统自动化 2024年48卷第8期页码：207-215
- 作者机构：
  
  1.梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室(三峡大学),湖北省宜昌市 443002
  2.三峡大学电气与新能源学院,湖北省宜昌市 443002
- 作者简介：
  
  李咸善(1964—)，男，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：微电网运行与调度、新型电力系统运行与调度、水电站仿真与控制。E-mail：lixianshan@ctgu.edu.cn
  詹梓澳(1999—)，女，通信作者，硕士研究生，主要研究方向：电力系统运行与控制。E-mail：895080413@qq.com
  李飞(1986—)，男，博士，讲师，主要研究方向：智能电网优化运行与控制、梯级水电站优化调度。E-mail：dqlifei@ctgu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(52007103);梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室开放基金资助项目(2022KJX07)
- DOI：10.7500/AEPS20230628004
  中图分类号：
- 收稿：2023-06-28，
  
  修回：2023-12-04，
  
  网络出版：2024-03-29，
  
  纸质出版：2024-04-25
- 稿件说明：
移动端阅览
李咸善,詹梓澳,李飞等.考虑换电需求响应的换电站参与电能量-调频市场竞价策略[J].电力系统自动化,2024,48(8):207-215.

LI Xianshan,ZHAN Ziao,LI Fei,et al.Bidding Strategy for Battery Swapping Station Participating in Electricity Energy and Frequency Regulation Market Considering Demand Response of Battery Swapping[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(8):207-215.
李咸善,詹梓澳,李飞等.考虑换电需求响应的换电站参与电能量-调频市场竞价策略[J].电力系统自动化,2024,48(8):207-215. DOI： 10.7500/AEPS20230628004.

LI Xianshan,ZHAN Ziao,LI Fei,et al.Bidding Strategy for Battery Swapping Station Participating in Electricity Energy and Frequency Regulation Market Considering Demand Response of Battery Swapping[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(8):207-215. DOI： 10.7500/AEPS20230628004.

摘要

电动汽车（EV）大规模发展会加大电网的调峰调频压力。通过换电站市场化运营，可有效激励换电站利用EV换电需求和换电站电池灵活性资源，缓解电网调峰调频压力。为此，提出了换电站参与电能量市场和调频辅助服务市场的协同竞价策略及其两阶段优化模型。第1阶段依据调频市场需求制定换电价格，引导EV调整换电需求，优化冗余电池数量及时序，以便与调频需求趋势一致，进而提升换电站调频服务收益；第2阶段考虑换电站需求响应和市场调峰调频需求，制定换电站竞价策略。所提出竞价策略在优先满足EV换电需求的同时，可降低换电站充电成本、提升调频服务收益，并助力电网调峰调频。算例仿真结果验证了所提策略的有效性。

Abstract

The large-scale development of the electric vehicles (EVs) will increase the pressure of peak and frequency regulation of power grids. The market-based operation of the battery swapping stations (BSSs) can effectively stimulate the BSSs to make full use of the EV swapping demand and the battery flexibility resources of BSSs

alleviating the pressure of peak and frequency regulation of power grids. Therefore

the cooperative bidding strategy and a two-stage optimization model for BSS participating in the electricity energy market and the frequency regulation market are proposed. In the first stage

the battery swapping price is set according to the demand of the frequency regulation market

and EVs are guided to adjust the battery swapping demand. The number and time sequence of redundant batteries are optimized to be consistent with the trend of frequency regulation demand

and the frequency regulation service revenues of BSS are improved. In the second stage

the market bidding strategy is formulated considering the demand response of BSS and the market peak regulation and frequency regulation demands. The proposed biding strategy can reduce the charging costs of BSS and improve the revenues of the frequency regulation service

helping the power grid to fulfill the peak and frequency regulation

while meeting the EV battery swapping demand preferentially. Case simulation results verify the effectiveness of the proposed bidding strategy.

关键词

Keywords

references

国务院办公厅 . 新能源汽车产业发展规划（ 2021 — 2035 年）［EB/OL］.（ 2020-11-02 ）［ 2023-05-10 ］. https：//www.gov.cn/zhengce/content/2020-11/02/content_5556716.htm https://www.gov.cn/zhengce/content/2020-11/02/content_5556716.htm .

General Office of the State Council . Development plan of new energy vehicle industry （from 2021 to 2035 ）［EB/OL］. （ 2020-11-02 ）［ 2023-05-10 ］. https：//www.gov.cn/zhengce/content/2020-11/02/content_5556716.htm https://www.gov.cn/zhengce/content/2020-11/02/content_5556716.htm .

国家能源局 . 电力并网运行管理规定［EB/OL］.（ 2021-12-21 ）［ 2023-05-10 ］. http：//zfxxgk.nea.gov.cn/2021-12/21/c_1310391369.htm http://zfxxgk.nea.gov.cn/2021-12/21/c_1310391369.htm .

National Energy Administration . Regulation on management of power grid-connected operation ［EB/OL］. （ 2021-12-21 ）［ 2023-05-10 ］. http：//zfxxgk.nea.gov.cn/2021-12/21/c_1310391369.htm http://zfxxgk.nea.gov.cn/2021-12/21/c_1310391369.htm .

国家能源局 . 电力系统辅助服务管理办法［EB/OL］.（ 2021-12-21 ）［ 2023-05-10 ］. http：//zfxxgk.nea.gov.cn/2021-12/21/c_1310391161.htm http://zfxxgk.nea.gov.cn/2021-12/21/c_1310391161.htm .

National Energy Administration . Management measures for power system ancillary service ［EB/OL］. （ 2021-12-21 ）［ 2023-05-10 ］. http：//zfxxgk.nea.gov.cn/2021-12/21/c_1310391161.htm http://zfxxgk.nea.gov.cn/2021-12/21/c_1310391161.htm .

《2021中国电动汽车换电生态发展白皮书》正式发布［J］. 重型汽车， 2022 （ 5 ）： 2 .

The official release of “The 2021 White Paper on the Ecological Development of Electric Vehicles in China ”［J］. Heavy Truck ， 2022 （ 5 ）： 2 .

高赐威，吴茜 . 电动汽车换电模式研究综述［J］. 电网技术， 2013 ， 37 （ 4 ）： 891 - 898 .

GAO Ciwei ， WU Xi . A survey on battery-swapping mode of electric vehicles ［J］. Power System Technology ， 2013 ， 37 （ 4 ）： 891 - 898 .

蒋哲 . 计及多元效益的电动汽车换电站与风电协同优化研究［D］. 哈尔滨：哈尔滨工业大学， 2018 .

JIANG Zhe . Research on synergistic optimization of wind power and electric vehicle battery switch station considering its multiple benefits ［D］. Harbin ： Harbin Institute of Technology ， 2018 .

宫鑫，林涛，苏秉华 . 电动汽车代理在电力市场的最优竞标策略［J］. 电网技术， 2016 ， 40 （ 9 ）： 2596 - 2602 .

GONG Xin ， LIN Tao ， SU Binghua . Optimal bidding strategy of a electric vehicle aggregator in electricity market ［J］. Power System Technology ， 2016 ， 40 （ 9 ）： 2596 - 2602 .

陈文哲，孙海顺，徐瑞林，等 . 电动汽车参与调频服务的云边融合分层调控技术研究［J］. 中国电机工程学报， 2023 ， 43 （ 3 ）： 914 - 927 .

CHEN Wenzhe ， SUN Haishun ， XU Ruilin ， et al . Cloud-edge collaboration based hierarchical dispatch technology for EV participating in frequency regulation service ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2023 ， 43 （ 3 ）： 914 - 927 .

高爽，戴如鑫 . 电动汽车集群参与调频辅助服务市场的充电调控策略［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 18 ）： 60 - 67 .

GAO Shuang ， DAI Ruxin . Charging control strategy for electric vehicle aggregation participating in frequency regulation ancillary service market ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 18 ）： 60 - 67 .

张谦，邓小松，岳焕展，等 . 计及电池寿命损耗的电动汽车参与能量-调频市场协同优化策略［J］. 电工技术学报， 2022 ， 37 （ 1 ）： 72 - 81 .

ZHANG Qian ， DENG Xiaosong ， YUE Huanzhan ， et al . Coordinated optimization strategy of electric vehicle cluster participating in energy and frequency regulation markets considering battery lifetime degradation ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2022 ， 37 （ 1 ）： 72 - 81 .

张舒，胡泽春，宋永华，等 . 考虑电动汽车换电站与电网互动的机组组合问题研究［J］. 中国电机工程学报， 2012 ， 32 （ 10 ）： 49 - 55 .

ZHANG Shu ， HU Zechun ， SONG Yonghua ， et al . Research on unit commitment considering interaction between battery swapping station and power grid ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2012 ， 32 （ 10 ）： 49 - 55 .

田文奇，和敬涵，姜久春，等 . 基于自适应变异粒子群算法的电动汽车换电池站充电调度多目标优化［J］. 电网技术， 2012 ， 36 （ 11 ）： 25 - 29 .

TIAN Wenqi ， HE Jinghan ， JIANG Jiuchun ， et al . Multi-objective optimization of charging dispatching for electric vehicle battery swapping station based on adaptive mutation particle swarm optimization ［J］. Power System Technology ， 2012 ， 36 （ 11 ）： 25 - 29 .

姚友素，马建伟，戚佳金，等 . 集中充电站参与配电网峰谷调控策略［J］. 电力自动化设备， 2016 ， 36 （ 6 ）： 130 - 135 .

YAO Yousu ， MA Jianwei ， QI Jiajin ， et al . Strategy for central charging station participating in peak-valley regulation of distribution network ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2016 ， 36 （ 6 ）： 130 - 135 .

谢平平，李银红，石东源 . 计及电动汽车换电站储能的负荷频率控制［J］. 电工技术学报， 2016 ， 31 （ 12 ）： 193 - 203 .

XIE Pingping ， LI Yinhong ， SHI Dongyuan . Research on load frequency control considering energy storage in electric vehicle battery swapping stations ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2016 ， 31 （ 12 ）： 193 - 203 .

ZHANG M Z ， YU S S ， YU H L ， et al . Dispatchable capacity optimization strategy for battery swapping and charging station aggregators to participate in grid operations ［J］. Energy Reports ， 2023 ， 10 ： 734 - 743 .

杨景旭，唐渊，姚蓝霓，等 . 考虑服务能力和削峰任务约束的换电站削峰方法［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 15 ）： 29 - 36 .

YANG Jingxu ， TANG Yuan ， YAO Lanni ， et al . Peak-shaving method for battery swap station considering service capacity and peak-shaving task constraints ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 15 ）： 29 - 36 .

CHEN X J ， YANG Y ， WANG J X ， et al . Battery valuation and management for battery swapping station ［J］. Energy ， 2023 ， 279 ： 128120 .

孙伟卿，王承民，曾平良，等 . 基于线性优化的电动汽车换电站最优充放电策略［J］. 电力系统自动化， 2014 ， 38 （ 1 ）： 21 - 27 .

SUN Weiqing ， WANG Chengmin ， ZENG Pingliang ， et al . An optimal charging/discharging strategy for electric vehicle battery swapping stations based on linear optimization ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2014 ， 38 （ 1 ）： 21 - 27 .

YANG J E ， LIU W ， MA K ， et al . An optimal battery allocation model for battery swapping station of electric vehicles ［J］. Energy ， 2023 ， 272 ： 127109 .

李国庆，闫克非，范高锋，等 . 储能参与现货电能量-调频辅助服务市场的交易决策研究［J］. 电力系统保护与控制， 2022 ， 50 （ 17 ）： 45 - 54 .

LI Guoqing ， YAN Kefei ， FAN Gaofeng ， et al . Transaction decision-making of energy storage stations participating in the spot energy and frequency modulation ancillary service market ［J］. Power System Protection and Control ， 2022 ， 50 （ 17 ）： 45 - 54 .

刘洪，连恒辉，葛少云，等 . 电动汽车换电站时序响应能力模型与充电计划制订策略［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 8 ）： 91 - 97 .

LIU Hong ， LIAN Henghui ， GE Shaoyun ， et al . Timing response capability model of electric vehicle battery swapping station and strategy formulation of charging plan ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 8 ）： 91 - 97 .

DARABI Z ， FERDOWSI M . Aggregated impact of plug-in hybrid electric vehicles on electricity demand profile ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2011 ， 2 （ 4 ）： 501 - 508 .

詹祥澎，杨军，韩思宁，等 . 考虑电动汽车可调度潜力的充电站两阶段市场投标策略［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 10 ）： 86 - 96 .

ZHAN Xiangpeng ， YANG Jun ， HAN Sining ， et al . Two-stage market bidding strategy of charging station considering schedulable potential capacity of electric vehicle ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 10 ）： 86 - 96 .

杨国清，罗航，王德意，等 . 分时电价与电动汽车优化调度的主从博弈模型［J］. 电力系统及其自动化学报， 2018 ， 30 （ 10 ）： 55 - 60 .

YANG Guoqing ， LUO Hang ， WANG Deyi ， et al . Leader-follower game model of time-of-use electricity price and optimized plug-in electric vehicle dispatching ［J］. Proceedings of the CSU-EPSA ， 2018 ， 30 （ 10 ）： 55 - 60 .

李咸善，陈敏睿，程杉，等 . 基于双重激励协同博弈的含电动汽车微电网优化调度策略［J］. 高电压技术， 2020 ， 46 （ 7 ）： 2286 - 2296 .

LI Xianshan ， CHEN Minrui ， CHENG Shan ， et al . Research on optimal scheduling strategy of microgrid with electric vehicles based on dual incentive cooperative game ［J］. High Voltage Engineering ， 2020 ， 46 （ 7 ）： 2286 - 2296 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

电能量与辅助服务市场联合出清的电价耦合机理分析

不确定碳-电耦合市场下梯级水电双层竞价模型

电动汽车集群参与调频辅助服务市场的充电调控策略

华北区域电力调峰辅助服务市场分析与运行评估