本书对规模化电动汽车与智能电网互动多应用场景进行了分析研究,旨在分析电动汽车可调节资源特性,量化电动汽车可调节能力,制定电动汽车聚合商参与多元电力市场交易策略,形成电动汽车聚合商实时功率控制方案,为促进新型电力系统安全经济高效运行和电动汽车用户充电成本降低提供理论和方法依据。
在电动汽车与智能电网互动过程中,无论是电网侧运营主体、电动汽车聚合商、电动汽车用户都将从本书提出的技术与方法中受益,提高其交易水平和决策能力,提升电网电能质量,促进新能源发电的消纳,推动电动汽车与智能电网互动业务不断增长。
本书广泛适用于电网企业、电动汽车聚合商企业、广大电动汽车用户等市场主体,可供政府相关部门、科研机构、咨询机构中关心电动汽车与智能电网互动的专家与科技工作者阅读,也可供高等院校和科研机构的教师、研究人员、研究生和高年级本科生阅读。

规模化电动汽车与电网融合互动的发展对社会发展和双碳目标实现具有重要意义，本书对规模化电动汽车与智能电网互动系列关键技术与应用进行了全面的总结和系统的归纳。本书广泛适用于电网企业、电动汽车聚合商企业、广大电动汽车用户等市场主体,可供政府相关部门、科研机构、咨询机构中关心电动汽车与智能电网互动的专家与科技工作者阅读,也可供高等院校和科研机构的教师、研究人员、研究生和高年级本科生阅读。

新能源汽车是全球汽车产业转型升级、绿色发展的主要方向,也是我国汽车产业高质量发展的战略选择。然而,电动汽车无序充电会对电力系统安全稳定运行带来挑战。在新型电力系统建设背景下,规模化电动汽车与电网融合互动,即车网互动技术应运而生。车网互动是指电动汽车通过充电桩与电网进行能量和信息的互动。这种互动可以按能量流向分为有序充电和双向充放电,是消纳新能源、支持充电行业转型升级的重要手段。
车网互动的核心理念是利用电动汽车中的动力电池等储能源作为电网和可再生能源的缓冲。这种互动可以有效地解决电动汽车大规模接入带来的电网压力,提高电网运行可靠性。同时,车网互动也可以为电动汽车用户降低充电成本,带来额外收益。
车网互动的发展对社会发展和双碳目标实现具有重要意义。一方面,车网互动能够有效促进电动汽车消纳清洁能源,减少弃风弃光,助力能源清洁转型。另一方面,车网互动能够以需求响应形式,通过有序充电、V2G技术将电动汽车用户纳入能源供给体系,有效提高电网安全运行水平,推进新能源汽车与电网的融合。
目前,车网互动已经逐步从理论研究阶段发展到了实际应用阶段。许多国家和地区已经开始实施车网互动项目,探索和实践车网互动的商业模式。同时,随着电动汽车和充电设施的大规模部署,车网互动的技术条件也日益成熟。由此,本书对规模化电动汽车与智能电网互动系列关键技术与应用进行了全面的总结和系统的归纳。
本书共分为9章。第1章介绍了新型电力系统与电动汽车的发展,并重点介绍了电动汽车与电网互动的概念。第2章介绍了电动汽车与电网互动的基础与体系,并重点介绍了多类型电动汽车运行特性,车网互动技术标准与互动体系,以及国内外车网互动政策与市场发展。第3章介绍了电动汽车可调节资源聚合理论与方法,并重点介绍了电动汽车可行域的聚合理论与可调节功率的预测方法。第4章介绍了电动汽车参与电网调峰辅助服务机制与方法,并重点介绍了电动汽车参与调峰辅助日前计划与实时控制策略。第5章介绍了电动汽车参与调频辅助服务机制与方法,并重点介绍了电动汽车参与调频联合优化调度模型与基于深度强化学习的调频功率实时分解方法。第6章介绍了电动汽车聚合商的功率自动控制技术,并重点介绍了基于机器学习方法的电动汽车功率自动控制方法与实时调度策略。第7章介绍了电动汽车与配电网互动模式与方法,并重点介绍了配电网层面的电动汽车充电桩实时运行策略。第8章介绍了电动汽车参与需求响应市场和绿电交易。第9章介绍了电动汽车与电网互动国内外示范应用。
在此对每章所列参考文献的作者表示衷心感谢。
由于作者水平所限,书中难免存在疏漏或不妥之处,恳请广大读者批评指正。

胡俊杰，华北电力大学教授，博士生导师，北京市科技新星，主要研究方向包括电动汽车与电网融合、能源与交通融合。近年来，主持国家重点研发计划课题1项、国家自然科学基金面上项目 2 项，承担并参与国家电网公司等科技项目10余项，发表 SCI/ EI 论文100余篇。担任MPCE、PCMP和ECE等杂志编委，担任中国电工技术学会电动汽车充换电系统与试验专业委员会委员。以第一完成人获北京市科技进步奖二等奖、中国电工技术学会科技进步奖二等奖各1项，第四完成人获北京市高等教育教学成果二等奖1项。

杨烨，高级工程师，博士，国网智慧车联网技术有限公司数字科技经理。长期从事于智能微网、车网互动等领域的研究及开发工作。作为项目骨干参与国家重点研发计划2项，研发的绿电溯源、负荷预测、市场价格预测、无感有序充放电控制、大规模电动汽车集群控制等技术应用到车联网平台，支撑全国范围的电动汽车负荷参与辅助服务、需求响应等各类互动，支撑电网安全高效经济运行。累计在国际知名期刊与会议上发表20余篇论文，授权发明专利10余项，获北京市科技进步奖二等奖2项。

陈奇芳，北京交通大学，副教授/硕士生导师，北京市优秀青年骨干人才，北京交通大学唐山研究院新型配电网低碳与安全运行技术实验室主任。中国电机工程学会高级会员，中国电工技术学会高级会员，IEEE Member，IEEE PES中国区电动汽车技术委员会委员，IEEE PES能源互联网技术委员会委员，担任《电力自动化设备》《中国电力》《供用电》等期刊青年编委。主要从事低碳配电网技术、交通-能源融合、电力信息物理系统等技术领域的研究。主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金、省部级及企业科研项目20余项，发表学术论文100余篇，申请发明专利20余项。荣获自然科学二等奖1项、浙江省科技进步三等奖1项。

前言
第1章绪论
1.1新型电力系统的发展
1.1.1新型电力系统的含义
1.1.2新型电力系统的特征
1.1.3新型电力系统面临的挑战
1.1.4新型电力系统的相关技术
1.1.5新型电力系统的运行要求
1.2电动汽车的发展
1.2.1电动汽车的发展背景
1.2.2电动汽车市场
1.2.3电动汽车未来发展趋势
1.3电动汽车与电网互动概述
1.3.1电动汽车对电网的影响
1.3.2电动汽车与电网互动的方式
1.3.3电动汽车与电网互动的场景
1.3.4电动汽车与电网互动存在的问题
1.4思考题
参考文献
第2章电动汽车与电网互动的基础与体系
2.1多类型电动汽车移动式储能特点及运行特性
2.1.1私家车特性
2.1.2出租车特性
2.1.3公交车特性
2.1.4市政公务车特性
2.1.5多类型电动汽车负荷模拟
2.2车网互动技术标准
2.2.1国内标准
2.2.2国外标准
2.2.3标准对比与经验
2.3电动汽车与电网互动体系
2.3.1互联互通
2.3.2负荷资源管理
2.3.3日前市场申报
2.3.4日内实时调控
2.4国内外车网互动政策与市场发展
2.4.1国内车网互动政策与市场发展
2.4.2国外车网互动政策与市场发展
2.5思考题
参考文献
第3章电动汽车可调节资源聚合理论与方法
3.1电动汽车资源聚合架构
3.1.1电动汽车典型聚合技术架构
3.1.2电动汽车通用聚合技术架构模型
3.1.3电动汽车聚合技术架构分析
3.2电动汽车可调节能力量化
3.2.1电动汽车功率可行域刻画
3.2.2电动汽车可调节功率量化
3.2.3电动汽车可调节能力量化方法对比
3.3规模化电动汽车资源可行域聚合方法
3.3.1电动汽车可行域外逼近聚合方法
3.3.2电动汽车聚合算例分析
3.4规模化电动汽车可调节功率预测方法
3.4.1电动汽车需求响应信号
3.4.2序列到序列电动汽车可调节功率预测方法
3.4.3电动汽车可调节功率预测算例分析
3.5思考题
参考文献
第4章电动汽车参与电网调峰辅助服务机制与方法
4.1电动汽车参与电网调峰市场政策与整体框架
4.1.1市场政策
4.1.2整体框架
4.2电动汽车参与调峰辅助日前计划策略
4.2.1基于LSTM的日前功率申报模型建立
4.2.2算例分析
4.3电动汽车参与调峰辅助实时控制策略
4.3.1实时需求模型
4.3.2考虑鲁棒性的可调容量预测模型
4.3.3采用滚动优化的双层控制模型
4.3.4算例分析
4.4思考题
参考文献
第5章电动汽车参与调频辅助服务机制与方法
5.1电动汽车参与调频辅助服务市场政策
5.2计及不确定性的电动汽车联合优化调度模型
5.2.1不确定性分析
5.2.2联合优化调度模型
5.2.3算例仿真与结果分析
5.3基于深度强化学习的调频功率实时分解方法
5.3.1强化学习概述
5.3.2电动汽车参与调频的马尔可夫决策过程
5.3.3基于CNN和DDPG的调频功率实时分配模型
5.3.4CNN-DDPG模型训练
5.3.5算例仿真与结果分析
5.4思考题
参考文献
第6章电动汽车聚合商的功率自动控制技术
6.1基于强化学习的电动汽车功率自动控制方法
6.1.1场景构建
6.1.2控制目标
6.1.3强化学习模型构建
6.1.4模型训练与部署
6.1.5算例分析
6.2基于深度学习技术的电动汽车实时调度策略
6.2.1问题引入
6.2.2集群电动汽车实时自动优化调度策略
6.2.3基于K-means聚类的EV行为分类
6.2.4基于LSTM的电动汽车优化调度
6.2.5算例分析
6.3思考题
参考文献
第7章电动汽车与配电网互动模式与方法
7.1小区配电设施发展与充电策略研究现状
7.2基于LSTM的用户离家时间预测模型
7.2.1用户出行规律
7.2.2用户离家时间预测模型
7.2.3算例分析
7.3基于动态优先级机制的分散充电桩实时运行策略
7.3.1场景构建
7.3.2实时运行策略设计
7.3.3充电完成度和用户满意度指标
7.3.4算例分析
7.4思考题
参考文献
第8章电动汽车参与需求响应市场和绿电交易
8.1各省份需求响应市场政策
8.2电动汽车参与需求响应市场方法
8.2.1电动汽车用户直接参与需求响应
8.2.2通过电动汽车聚合商参与需求响应
8.3各省份绿电市场政策
8.3.1绿证交易市场政策
8.3.2碳交易市场政策
8.4电动汽车参与绿电交易方法
8.4.1电动汽车参与碳交易市场
8.4.2电动汽车参与绿色证书市场
8.5思考题
参考文献
第9章电动汽车与电网互动国内外示范应用
9.1国内车网互动项目
9.1.1京津唐电力调峰辅助服务
9.1.2上海需求响应
9.1.3湖南省内绿电交易
9.1.4江苏绿电交易
9.1.5深圳虚拟电厂管理中心
9.1.6移动储能(V2G)工商业应用
9.2国外车网互动项目
9.2.1丹麦 Parker 项目
9.2.2荷兰智能太阳能充电项目
9.2.3日本中部电力公司与丰田通商合作V2G项目
9.2.4英国e4Future项目
9.3国内外车网互动项目经验
9.3.1国内车网互动项目经验
9.3.2国外车网互动项目经验
9.4思考题
参考文献