为了充分挖掘电动汽车（Electric vehicle，EV）参与电力市场交易的市场价值，电动汽车聚合商（Electric vehicle aggregator，EVA）可将众多EV资源聚合起来作为一个投标主体参与日前能量和调频市场。针对EVA参与电力市场的投标决策面临多重不确定性因素影响问题，华北电力大学电气与电子工程学院、国电南京自动化股份有限公司的徐湘楚、米增强、詹泽伟、纪陵，提出了一种考虑多重不确定性的EVA参与能量-调频市场的鲁棒优化模型，以合理制定次日各交易时段EVA的基线功率和所提供的调频容量。

　　传统的以“源随荷动”来实现系统供需平衡的调控模式已难以为继，利用柔性负荷资源的需求响应方案为破解系统供需平衡难题提供了新的解决思路。EV作为一种重要的需求响应资源，因其节能减排的优势，近年来发展迅猛。此外，随着5G通信、智能控制技术和大数据分析技术的发展，以及电力市场机制的完善，使得聚合碎片化的EV资源并高效利用在电力辅助服务市场成为可能。

　　EVA作为电力市场和EV用户之间的中间代理机构，可将众多EV聚合成一个利益主体参与电力市场交易，为电力系统提供多种辅助服务，如削峰填谷、旋转备用、调频、促进新能源消纳等。

　　电力市场和EV用户具有的不确定性会对EVA的投标决策带来一定挑战。其中与电力市场相关的不确定性因素包括能量电价、辅助服务价格、调频信号等；EV用户的不确定性因素有EV入网/离网时间、入网/离网时的荷电状态（State of charge, SOC）、用户响应意愿等。

　　相比于随机优化和模糊优化方法，基于鲁棒优化的EVA的决策模型相对而言计算成本较低，并且可以在最坏的不确定性场景下给出EVA使得自身利益最大化的优化投标策略。然而，这方面的研究文献较少。大多EVA鲁棒优化决策模型只考虑了EVA仅参加能量市场的场景，忽略了EV参与辅助服务市场的价值，并且未考虑EV用户响应意愿不确定性的影响。

　　针对上述文献研究的不足，为了充分挖掘EV的市场价值，特别是EV因具有快速调节特性，是一种稀缺的优质调频资源，本文提出了一种EVA参与日前能量市场和调频辅助市场的投标决策模型，利用鲁棒优化方法全面考虑了包括EV用户响应意愿、调频信号和市场电价（能量电价，调频电价）在内的等多重不确定性因素，所提模型可为EVA在日前电力市场制定投标策略提供参考。

　　EVA作为电力市场和EV用户之间的中间代理机构，其参与能量-调频市场的框架如图1所示。

　　EVA的主要职责可相应地分为两部分：一方面，采集EV的出行特征参数、电池参数、运行状态及用户用电期亿博电竞 亿博官网望等信息，为EV用户提出合理的激励和补偿方案，对具有响应意愿的EV集群聚合响应能力进行评估，并根据下发的调度目标指令直接控制各EV的充放电行为；另一方面，在投标过程中与不同电力市场的交易，例如能量市场、备用市场和调频市场等，为电力系统提供各种不同的辅助服务。

　　首先，计算EV单体的电量和功率边界，EV单体的电量和功率边界如图2所示。EVA可聚合和控制某一区域范围内大规模的EV，可利用所有EV的电量和功率边界的总和来表示EVA的总电量和功率边界，并在此基础上构建EVA的响应能力评估模型。

　　然后，对EVA参与能量-调频市场所面临的不确定性因素进行了建模。其中，EV用户的响应意愿是基于消费者心理学原理来描述的，计及不确定性后EV用户的响应意愿示意图如图3所示。而由调频信号引发的EVA能量积累是由调频能量系数来表征的。包括EV用户的响应意愿、调频信号和市场电价在内的不确定可以通过鲁棒优化方法来处理。

　　最后，构建了一个考虑多重不确定性的EVA参与能量-调频市场的鲁棒优化模型，优化目标是使得EVA的净投标收益最大化。通过算例验证了模型的有效性，并分析了各种不确定因素亿博电竞 亿博官网对投标净收益的影响，

　　1）EVA主要通过参与调频市场获利，因EV的优质调频特性，为充分体现EVA的市场价值，EVA更适宜参与调频市场。

　　2）提高激励水平可以提高EV用户的响应意愿，进而增大EVA的响应能力，一定程度上可以提高EVA的投标收益。但是一味增大激励水平，可能使得EV的调度成本显著增加，EVA的净收益反而减小。因此，EVA应该根据调频需求设置合理的激励水平。

　　3）增大鲁棒控制系数可降低EVA的投标风险，但投标净收益也随之减小，不同不确定性因素的鲁棒性对EVA净收益的影响的重要程度不同，其中调频信号的不确定性对EVA投标净收益的影响最大。

　　4）本文所提模型全面考虑了EVA参与能量-调频市场联合优化投标决策所面临的各种不确定性因素的影响，优化结果可为EVA的投标决策提供可靠参考。

　　后续研究将进一步关注如何将EVA调度指令合理分解到每辆EV，聚焦实时控制策略研究和补偿机制设计。

　　徐湘楚，博士研究生，研究方向为电动汽车聚合建模及响应能力评估、柔性负荷聚合调控技术和电力市场。

　　纪陵，硕士，高级工亿博电竞 亿博官网程师，研究方向为需求侧资源聚合响应能量管理平台及系列终端产品研制。

　　本文编自2023年第3期《电工技术学报》，论文标题为“考虑多重不确定性的电动汽车聚合商参与能量-调频市场的鲁棒优化模型”。本课题得到国家重点研发计划项目和中国华电集团“揭榜挂帅”项目的支持。

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