科学研究

【科技自立自强】西安交大科研人员在优化车网互联平台运营研究方面取得新进展

来源：交大新闻网日期：2024-07-28 16:35 浏览量：

随着全球电动汽车(EV)普及率的不断提高，以及可再生能源在电力系统中占比的增加，V2G (Vehicle-to-Grid)技术——利用电动汽车电池储存电能并与电网能量互动——成为了一种备受关注的解决方案。然而，单个电动汽车的规模太小，难以参与大规模的电力市场交易，且其可用性难以预测，这为V2G业务的推广带来了挑战。

为了克服这些挑战，西安交通大学管理学院唐润宇研究团队提出了一种协作V2G平台模型。该平台协调一群电动汽车车主，通过竞价参与电力调频辅助服务市场，为电网提供稳定频率的服务。通过数据驱动的方式，平台可以估计电动车主群体的充电偏好。在此基础上，平台可以根据市场情况和电动汽车可用性，提供时间变化的折扣激励车主将车辆接入电网。这种协作模式能够有效利用规模效应，提高电动汽车参与市场的可行性，并提高电网的稳定性。

该研究文章采用双层优化模型来描述平台的决策问题。上层模型由平台决定每小时折扣和容量投标，下层模型则由车主决定出行和充电计划。由于市场价格和出行模式存在不确定性，文章采用分布鲁棒优化技术，通过求解混合整数二阶锥规划(MISOCP)问题，对平台的决策进行优化。

研究发现，平台提供的动态定价激励策略可以有效提高电动汽车参与频率调节市场的积极性。如下图所示，通过在不同时间提供合适的价格激励(左图)，平台可以有效提高参与投标的总电量（右图）。平台可以根据电网的需求，在电网负荷高峰时段提供更高的折扣，鼓励车主将车辆接入电网。这种策略可以有效地利用电动汽车的储能能力，提高电网的效率，并降低电网运行成本。

文章还探讨了充电基础设施对V2G平台运营的影响。研究发现，增加充电功率和提高充电速度，可以作为提供折扣策略的战略补充，进一步提高电动汽车参与市场的积极性。此外，平台还可以通过提供充电保证来提高用户对V2G的信任度，例如平台可以保证电动汽车司机将汽车插入充电桩后，即使参与V2G业务也不会不会过度放电，保证电池总电量不下降。

V2G技术为电网的稳定性和可再生能源的消纳提供了新的解决方案。平台的成功运营需要考虑用户价值、市场环境和充电基础设施等因素。未来，V2G平台可以进一步扩展到其他电力市场，例如备用市场和电力交易市场，并采用更先进的优化技术，例如人工智能和机器学习，来提高平台的运营效率和灵活性。

协作V2G平台为电动汽车参与电力市场提供了新的机遇，并有助于提高电网的稳定性和可再生能源的消纳。通过动态定价激励、充电基础设施和用户价值等策略，V2G平台可以实现经济效益和社会效益的双赢。随着V2G技术的不断发展，未来将会有更多的电动汽车参与到电网中，为构建更加清洁、高效和可持续的能源体系贡献力量。

西安交大管理学院唐润宇副教授与美国乔治城大学Ho-Yin Mak教授共同在国际期刊《制造与服务运营管理》Manufacturing & Service Operations Management (UTD 24期刊)发表论文《调频辅助服务市场下的协作式车网互联运营》Collaborative Vehicle-to-Grid Operations in Frequency Regulation Markets，唐润宇为论文通讯作者。