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摘 要 随着新能源在电网中的比例不断提高以及电动汽车渗透率不断提高，风光波动性和电动汽车充电负荷的不确定性，给电力系统灵活性运行带来了挑战。考虑到在满足用户出行需求的前提下，电动汽车在一天中的大部分时间都处于停车状态，且随着车网互动技术的发展，电动汽车具有一定的储能特性。对此，提出考虑电动汽车用户参与意愿不确定性的充放电策略，研究其对电力系统调度的影响并分析其灵活性。首先，针对现有电动汽车充放电调度未考虑用户参与意愿的问题，提出了基于Logistic函数的乐观、悲观参与意愿的电动汽车有序充放电策略，来反映用户参与有序充放电调度意愿的不确定性；然后，对比分析了电动汽车在不同充放电方式下对电力系统多时间尺度调度的影响，其中日内调度在日前调度的基础上进行，以电力系统调度的综合成本最小为目标函数；最后，仿真结果表明，在计及电动汽车储能特性的情况下，本工作所提考虑用户参与意愿的电动汽车充放电策略不仅能有效削峰填谷，而且能以更少的成本促进电力系统灵活性运行。

关键词 电动汽车；车网互动；参与意愿；灵活性

近年来，全球变暖和环境恶化日益严重，是当今世界面临的难题。电动汽车(electric vehicle，EV)凭借节能、环保和高效的优势，得到了广泛应用和认可。在此背景下，国家发展改革委、国家能源局、工业和信息化部、国家市场监管总局联合提出，由国家能源局牵头开展车网互动(vehicle-to-grid，V2G)试点示范工作，初步在长三角、珠三角、京津冀鲁、川渝等条件相对成熟的地区开展车网互动规模化试点示范，力争2025年底前建成5个以上示范城市以及50个以上双向充放电示范项目。

随着光伏和风电等新能源在电网中的比重不断增加，“源-荷”不确定性将导致新型电力系统在运行中的灵活性面临更大挑战，特别是在电力系统的供需平衡上。电动汽车作为一种重要的需求侧资源，调度灵活，尤其是通过V2G技术，可以有效地减少净负荷波动，提升电力系统的灵活性。因此，V2G策略在提升电力系统灵活性方面具有重要意义。然而，EV用户是否参与V2G对净负荷的影响很大，进而影响电力系统的灵活运行，因此分析EV用户的参与意愿是必要的。

通过引导EV有序充放电，能有效稳定新能源波动、减少网络损耗、提升电网运行效益，从而减少净负荷波动，提升电力系统灵活性。目前，有很多关于EV充放电策略的研究：文献[6]从电网运营商的利益出发，提出EV参与削峰填谷的调度策略。文献[7]提出了采用激励电价，建立以负荷波动和EV充电费用最少的双目标调度模型，促进EV参与削峰服务。文献[8]提出了基于PSO算法的两阶段EV有序充放电优化策略。文献[9]以降低充电和网损成本为目标，建立V2G实时调度策略。文献[10]对V2G服务提供主体在不同应用中的收益和成本进行了算例分析。但上述文献并没有考虑EV用户参与意愿的不确定性。

国际能源署(International Energy Agency，IEA)提出电力系统灵活性是在考虑经济性的情况下，电力系统对可预见和不可预见的供需侧巨大功率波动的响应能力。北美电力可靠性委员会(North American Electric Reliability Council，NERC)指出电力系统灵活性是满足净负荷变化的能力。清华大学的鲁宗相指出电力系统灵活性是指在一定时间尺度下，利用电力系统各类资源适应“源-网-荷”随机变化的能力。目前，已有相关文献对电力系统灵活性进行了研究：文献[15]通过形态学分解将灵活性分为3个时间尺度，并计算了电力系统调度后灵活性不足概率、灵活性不足期望、灵活性裕度期望等灵活性指标。文献[16]提出了一种考虑异构灵活性负荷聚合和电网侧多种储能协调优化的策略。文献[17]以支路容量裕度和负荷波动裕度作为约束条件进行调度，提高系统运行灵活性。文献[18]以经济成本最小和灵活性最大为目标，建立了考虑灵活性的综合能源优化运行模型。文献[19]通过分析“源-荷-储”灵活性资源的特点，建立了日前-实时两阶段调度模型。但上述文献都没有考虑EV负荷对电力系统灵活性的影响。

基于以上背景，本工作考虑EV的储能特性，提出了考虑用户参与意愿不确定性的充放电策略，分析了用户参与意愿与激励电价之间的不确定关系。此外，还分析了电力系统的灵活性需求和灵活性资源，对比了EV不同充放电方式对电力系统调度的影响并分析了其灵活性。

1 电动汽车用户参与意愿不确定性模型

电动汽车参与V2G技术涉及电动汽车放电，因此用户普遍担心频繁的充放电操作可能会缩短电池的使用寿命。此外，电动汽车用户通过峰谷电价差进行套利的收益较为有限，导致许多用户不愿参与V2G调度。因此，用户的参与意愿存在较大的不确定性。

本工作引入激励电价的目的是引导电动汽车用户参与V2G调度。然而，用户对激励电价的敏感度存在不确定性，即使在相同的激励电价下，不同用户的预期激励电价也会有所不同。为此，本工作首先引入激励系数，以反映用户对激励的预期程度。根据消费者心理学理论，用户对价格的反应与激励价格密切相关，因此可以类比为电动汽车用户参与V2G的意愿与激励系数之间的关系。为此，本工作采用基于Logistic函数的乐观、悲观参与意愿不确定性模型，以刻画激励系数与用户参与意愿之间的相互关系。EV用户参与意愿构建流程见图1。

图1   EV用户参与意愿构建流程

1.1 激励电价

本工作引入电动汽车参与V2G调度的目的是减少净负荷波动，从而促进电力系统的灵活运行。因此，激励电价的制定依据净负荷及日平均净负荷进行调整。当某一时刻的净负荷高于日平均净负荷时，激励电价应高于该时刻的分时电价；反之，激励电价应低于该时刻的分时电价。激励电价与激励系数的具体表达式如下：

1.2 基于Logistic函数的乐观、悲观参与意愿模型