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本書對規模化電動汽車與智能電網互動多應用場景進行了分析研究,旨在分析電動汽車可調節資源特性,量化電動汽車可調節能力,制定電動汽車聚合商參與多元電力市場交易策略,形成電動汽車聚合商實時功率控制方案,為促進新型電力系統安全經濟高效運行和電動汽車用戶充電成本降低提供理論和方法依據。
在電動汽車與智能電網互動過程中,無論是電網側運營主體、電動汽車聚合商、電動汽車用戶都將從本書提出的技術與方法中受益,提高其交易水平和決策能力,提升電網電能質量,促進新能源發電的消納,推動電動汽車與智能電網互動業務不斷增長。
本書廣泛適用于電網企業、電動汽車聚合商企業、廣大電動汽車用戶等市場主體,可供政府相關部門、科研機構、咨詢機構中關心電動汽車與智能電網互動的專家與科技工作者閱讀,也可供高等院校和科研機構的教師、研究人員、研究生和高年級本科生閱讀。

規模化電動汽車與電網融合互動的發展對社會發展和雙碳目標實現具有重要意義，本書對規模化電動汽車與智能電網互動系列關鍵技術與應用進行了全面的總結和系統的歸納。本書廣泛適用于電網企業、電動汽車聚合商企業、廣大電動汽車用戶等市場主體,可供政府相關部門、科研機構、咨詢機構中關心電動汽車與智能電網互動的專家與科技工作者閱讀,也可供高等院校和科研機構的教師、研究人員、研究生和高年級本科生閱讀。

新能源汽車是全球汽車產業轉型升級、綠色發展的主要方向,也是我國汽車產業高質量發展的戰略選擇。然而,電動汽車無序充電會對電力系統安全穩定運行帶來挑戰。在新型電力系統建設背景下,規模化電動汽車與電網融合互動,即車網互動技術應運而生。車網互動是指電動汽車通過充電樁與電網進行能量和信息的互動。這種互動可以按能量流向分為有序充電和雙向充放電,是消納新能源、支持充電行業轉型升級的重要手段。
車網互動的核心理念是利用電動汽車中的動力電池等儲能源作為電網和可再生能源的緩沖。這種互動可以有效地解決電動汽車大規模接入帶來的電網壓力,提高電網運行可靠性。同時,車網互動也可以為電動汽車用戶降低充電成本,帶來額外收益。
車網互動的發展對社會發展和雙碳目標實現具有重要意義。一方面,車網互動能夠有效促進電動汽車消納清潔能源,減少棄風棄光,助力能源清潔轉型。另一方面,車網互動能夠以需求響應形式,通過有序充電、V2G技術將電動汽車用戶納入能源供給體系,有效提高電網安全運行水平,推進新能源汽車與電網的融合。
目前,車網互動已經逐步從理論研究階段發展到了實際應用階段。許多國家和地區已經開始實施車網互動項目,探索和實踐車網互動的商業模式。同時,隨著電動汽車和充電設施的大規模部署,車網互動的技術條件也日益成熟。由此,本書對規模化電動汽車與智能電網互動系列關鍵技術與應用進行了全面的總結和系統的歸納。
本書共分為9章。第1章介紹了新型電力系統與電動汽車的發展,并重點介紹了電動汽車與電網互動的概念。第2章介紹了電動汽車與電網互動的基礎與體系,并重點介紹了多類型電動汽車運行特性,車網互動技術標準與互動體系,以及國內外車網互動政策與市場發展。第3章介紹了電動汽車可調節資源聚合理論與方法,并重點介紹了電動汽車可行域的聚合理論與可調節功率的預測方法。第4章介紹了電動汽車參與電網調峰輔助服務機制與方法,并重點介紹了電動汽車參與調峰輔助日前計劃與實時控制策略。第5章介紹了電動汽車參與調頻輔助服務機制與方法,并重點介紹了電動汽車參與調頻聯合優化調度模型與基于深度強化學習的調頻功率實時分解方法。第6章介紹了電動汽車聚合商的功率自動控制技術,并重點介紹了基于機器學習方法的電動汽車功率自動控制方法與實時調度策略。第7章介紹了電動汽車與配電網互動模式與方法,并重點介紹了配電網層面的電動汽車充電樁實時運行策略。第8章介紹了電動汽車參與需求響應市場和綠電交易。第9章介紹了電動汽車與電網互動國內外示范應用。
在此對每章所列參考文獻的作者表示衷心感謝。
由于作者水平所限,書中難免存在疏漏或不妥之處,懇請廣大讀者批評指正。

胡俊杰，華北電力大學教授，博士生導師，北京市科技新星，主要研究方向包括電動汽車與電網融合、能源與交通融合。近年來，主持國家重點研發計劃課題1項、國家自然科學基金面上項目 2 項，承擔并參與國家電網公司等科技項目10余項，發表 SCI/ EI 論文100余篇。擔任MPCE、PCMP和ECE等雜志編委，擔任中國電工技術學會電動汽車充換電系統與試驗專業委員會委員。以第一完成人獲北京市科技進步獎二等獎、中國電工技術學會科技進步獎二等獎各1項，第四完成人獲北京市高等教育教學成果二等獎1項。

楊燁，高級工程師，博士，國網智慧車聯網技術有限公司數字科技經理。長期從事于智能微網、車網互動等領域的研究及開發工作。作為項目骨干參與國家重點研發計劃2項，研發的綠電溯源、負荷預測、市場價格預測、無感有序充放電控制、大規模電動汽車集群控制等技術應用到車聯網平臺，支撐全國范圍的電動汽車負荷參與輔助服務、需求響應等各類互動，支撐電網安全高效經濟運行。累計在國際知名期刊與會議上發表20余篇論文，授權發明專利10余項，獲北京市科技進步獎二等獎2項。

陳奇芳，北京交通大學，副教授/碩士生導師，北京市優秀青年骨干人才，北京交通大學唐山研究院新型配電網低碳與安全運行技術實驗室主任。中國電機工程學會高級會員，中國電工技術學會高級會員，IEEE Member，IEEE PES中國區電動汽車技術委員會委員，IEEE PES能源互聯網技術委員會委員，擔任《電力自動化設備》《中國電力》《供用電》等期刊青年編委。主要從事低碳配電網技術、交通-能源融合、電力信息物理系統等技術領域的研究。主持國家重點研發計劃課題、國家自然科學基金、省部級及企業科研項目20余項，發表學術論文100余篇，申請發明專利20余項。榮獲自然科學二等獎1項、浙江省科技進步三等獎1項。

前言
第1章緒論
1.1新型電力系統的發展
1.1.1新型電力系統的含義
1.1.2新型電力系統的特征
1.1.3新型電力系統面臨的挑戰
1.1.4新型電力系統的相關技術
1.1.5新型電力系統的運行要求
1.2電動汽車的發展
1.2.1電動汽車的發展背景
1.2.2電動汽車市場
1.2.3電動汽車未來發展趨勢
1.3電動汽車與電網互動概述
1.3.1電動汽車對電網的影響
1.3.2電動汽車與電網互動的方式
1.3.3電動汽車與電網互動的場景
1.3.4電動汽車與電網互動存在的問題
1.4思考題
參考文獻
第2章電動汽車與電網互動的基礎與體系
2.1多類型電動汽車移動式儲能特點及運行特性
2.1.1私家車特性
2.1.2出租車特性
2.1.3公交車特性
2.1.4市政公務車特性
2.1.5多類型電動汽車負荷模擬
2.2車網互動技術標準
2.2.1國內標準
2.2.2國外標準
2.2.3標準對比與經驗
2.3電動汽車與電網互動體系
2.3.1互聯互通
2.3.2負荷資源管理
2.3.3日前市場申報
2.3.4日內實時調控
2.4國內外車網互動政策與市場發展
2.4.1國內車網互動政策與市場發展
2.4.2國外車網互動政策與市場發展
2.5思考題
參考文獻
第3章電動汽車可調節資源聚合理論與方法
3.1電動汽車資源聚合架構
3.1.1電動汽車典型聚合技術架構
3.1.2電動汽車通用聚合技術架構模型
3.1.3電動汽車聚合技術架構分析
3.2電動汽車可調節能力量化
3.2.1電動汽車功率可行域刻畫
3.2.2電動汽車可調節功率量化
3.2.3電動汽車可調節能力量化方法對比
3.3規模化電動汽車資源可行域聚合方法
3.3.1電動汽車可行域外逼近聚合方法
3.3.2電動汽車聚合算例分析
3.4規模化電動汽車可調節功率預測方法
3.4.1電動汽車需求響應信號
3.4.2序列到序列電動汽車可調節功率預測方法
3.4.3電動汽車可調節功率預測算例分析
3.5思考題
參考文獻
第4章電動汽車參與電網調峰輔助服務機制與方法
4.1電動汽車參與電網調峰市場政策與整體框架
4.1.1市場政策
4.1.2整體框架
4.2電動汽車參與調峰輔助日前計劃策略
4.2.1基于LSTM的日前功率申報模型建立
4.2.2算例分析
4.3電動汽車參與調峰輔助實時控制策略
4.3.1實時需求模型
4.3.2考慮魯棒性的可調容量預測模型
4.3.3采用滾動優化的雙層控制模型
4.3.4算例分析
4.4思考題
參考文獻
第5章電動汽車參與調頻輔助服務機制與方法
5.1電動汽車參與調頻輔助服務市場政策
5.2計及不確定性的電動汽車聯合優化調度模型
5.2.1不確定性分析
5.2.2聯合優化調度模型
5.2.3算例仿真與結果分析
5.3基于深度強化學習的調頻功率實時分解方法
5.3.1強化學習概述
5.3.2電動汽車參與調頻的馬爾可夫決策過程
5.3.3基于CNN和DDPG的調頻功率實時分配模型
5.3.4CNN-DDPG模型訓練
5.3.5算例仿真與結果分析
5.4思考題
參考文獻
第6章電動汽車聚合商的功率自動控制技術
6.1基于強化學習的電動汽車功率自動控制方法
6.1.1場景構建
6.1.2控制目標
6.1.3強化學習模型構建
6.1.4模型訓練與部署
6.1.5算例分析
6.2基于深度學習技術的電動汽車實時調度策略
6.2.1問題引入
6.2.2集群電動汽車實時自動優化調度策略
6.2.3基于K-means聚類的EV行為分類
6.2.4基于LSTM的電動汽車優化調度
6.2.5算例分析
6.3思考題
參考文獻
第7章電動汽車與配電網互動模式與方法
7.1小區配電設施發展與充電策略研究現狀
7.2基于LSTM的用戶離家時間預測模型
7.2.1用戶出行規律
7.2.2用戶離家時間預測模型
7.2.3算例分析
7.3基于動態優先級機制的分散充電樁實時運行策略
7.3.1場景構建
7.3.2實時運行策略設計
7.3.3充電完成度和用戶滿意度指標
7.3.4算例分析
7.4思考題
參考文獻
第8章電動汽車參與需求響應市場和綠電交易
8.1各省份需求響應市場政策
8.2電動汽車參與需求響應市場方法
8.2.1電動汽車用戶直接參與需求響應
8.2.2通過電動汽車聚合商參與需求響應
8.3各省份綠電市場政策
8.3.1綠證交易市場政策
8.3.2碳交易市場政策
8.4電動汽車參與綠電交易方法
8.4.1電動汽車參與碳交易市場
8.4.2電動汽車參與綠色證書市場
8.5思考題
參考文獻
第9章電動汽車與電網互動國內外示范應用
9.1國內車網互動項目
9.1.1京津唐電力調峰輔助服務
9.1.2上海需求響應
9.1.3湖南省內綠電交易
9.1.4江蘇綠電交易
9.1.5深圳虛擬電廠管理中心
9.1.6移動儲能(V2G)工商業應用
9.2國外車網互動項目
9.2.1丹麥 Parker 項目
9.2.2荷蘭智能太陽能充電項目
9.2.3日本中部電力公司與豐田通商合作V2G項目
9.2.4英國e4Future項目
9.3國內外車網互動項目經驗
9.3.1國內車網互動項目經驗
9.3.2國外車網互動項目經驗
9.4思考題
參考文獻