一种考虑电动汽车的电_碳联合市场定价策略

本发明涉及电力系统优化领域，尤其涉及一种考虑电动汽车的电_碳联合市场定价策略。

背景技术：

1、随着低碳技术的不断进步，众多支持性政策的实施加速了电动汽车(ev，electricvehicle)产业的发展。作为低碳技术的重要组成部分，ev的数量正迅速增长。但是，ev充电的不确定性对电力系统负荷稳定性构成了挑战，可能会削弱电力市场的利润。此外，无序的充电行为可能导致能源配置效率低下，造成间歇性可再生能源的浪费，进而影响ev预期的碳减排效果。

2、ev充电需求的时空随机性和波动性对电力市场构成了挑战，而电力市场的定价策略通过调节用户充电行为，有效优化了电力系统的运行，提升了电网的稳定性和经济性。ev充电行为的合理规划取决于是否能平衡电力市场中各利益主体的利益，一方面各利益主体都有各自的优化目标，另一方面各利益主体的决策又相互影响，从而综合多主体利益均衡的博弈论成为了有力的定价工具。目前博弈论在电力市场各主体利益均衡方面的研究主要有两个方向：第一种是建立合作博弈模型，电力市场的各利益主体间综合考虑现有资源和限制条件，以各主体联盟利益最大化为优化目标，做出合理的定价策略；第二种是建立非合作博弈模型，各利益主体均已自身利益最大化为优化目标，独自参与定价策略优化和充电行为规划过程，分别做出有利于自身的决策。上述方法在解决单一的电力市场的定价优化和充电行为规划问题均有较好的效果。然而，这些方法只考虑了各主体经济利益的最大化，没有对充电过程中ev额外产生的碳排放量进行有效的优化，忽略了各利益主体对碳减排的诉求。

3、当前，碳排放权交易作为一种量化指标，允许各利益相关者在市场上进行买卖，以满足他们对减少碳排放的需求。这种机制主要通过增加可再生能源的利用，减少燃煤发电的比例，来降低碳排放。然而，可再生能源的低能量密度和不稳定性，结合电动汽车(ev)用户数量的增加，可能会在高峰时段导致电网的充电需求激增。这种需求的激增不仅可能降低发电设施和电网资产的效率，还可能导致电力资源的浪费，进而对电动汽车的共享充电服务产生负面影响。

4、因此，开发一种能够同时保障电力市场盈利能力和碳减排效果，耦合电力市场和碳交易市场的电_碳联合市场交易机制，且能有效规划ev充电行为的策略显得尤为迫切。

技术实现思路

1、鉴于目前电力市场定价和ev调度存在的上述不足，本发明提供一种考虑ev的电_碳联合市场定价策略，包括以下步骤：

2、s1：电_碳联合市场数据采集，包括光伏充电站运营商(简称运营商)和私人充电设施聚合商(简称聚合商)的充电桩数量、充电功率和分布位置；需要充电的ev数量、分布位置、电池状态、ev行驶速度和期望电量。

3、s2：确定电_碳联合市场定价优化目标，在电力市场和碳交易市场中，运营商和聚合商以自身利润最大化为目标。电力市场中运营商的利润为充电收益和购电成本、弃光成本之差，聚合商的利润即为充电收益和购电成本之差。碳交易市场实行阶梯碳交易机制，其利润为ev购买的碳排放配额与免费碳排放额度之差。

4、s3：构造市场定价博弈框架，运营商或聚合商通过降低其充电费用以吸引更多客户的同时，对竞争对手的收益产生影响。为此，双方将展开一场基于价格的竞争博弈。在此过程中，所有出价信息均对外公开，且报价是有序进行的，可以构建一个完整信息动态博弈模型来阐释这一竞价过程。

5、s4：求解理想定价，使用交替方向乘子法(admm，alternating direction methodofmultipliers)对竞价博弈策略进行优化，求出达到均衡解情况下的运营商和聚合商的定价以及ev的理想接入数量。

6、s5：定义决策偏差，结合ev实际的分布位置、电量等信息，以最小化ev充电成本为目标，ev用户实际选择的充电设施会与s4存在差异，决策偏差为运营商和聚合商的充电设施理想接入量和实际接入量之差，理想碳交易量和实际碳交易量之差。

7、s6：结合充电成本对理想定价进行修正，构造充电成本矩阵，每个ev用户选择成本最低的充电设施进行充电，计算出理想定价下的决策偏差，对理想定价进行调整，使决策偏差控制在较小的范围内，从而得到结合ev成本的最优定价。

8、依照本发明的一个方面，ev用户的充电选择受到运营商和聚合商策略的显著影响，并且这些决策是按照一定的顺序依次进行的。基于此，我们可以将价格修正过程视为一个动态的序贯博弈模型。

9、传统的电力市场定价机制主要集中于单一市场，未能充分考虑碳交易市场中各利益相关方的影响，尤其是它们对碳减排的期望。此外，ev直接连接到电网进行充电和放电活动，其不确定性可能会对电力市场的定价策略产生影响，因此，ev的充放电行为也应被视为定价策略中的一个重要考量因素。

10、本发明提出了一种创新的定价策略，通过整合电力市场与碳交易市场，优化各利益相关方在电_碳联合市场中的总收益。该策略不仅考虑了ev的充电行为，还在一定程度上满足了碳减排的需求，同时平衡了ev用户、运营商以及聚合商的利益，促进了各利益相关方的共赢合作。

技术特征：

1.一种考虑电动汽车的电_碳联合市场定价策略，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种考虑电动汽车的电_碳联合市场定价策略，其特征在于，所述步骤s2中的定价优化目标为：

3.根据权利要求1所述的一种考虑电动汽车的电_碳联合市场定价策略，其特征在于，所述步骤s2中的阶梯碳交易模型为：

4.根据权利要求1所述的一种考虑电动汽车的电_碳联合市场定价策略，其特征在于，所述步骤s3中的市场定价博弈机制为完全信息动态博弈模型，包括对定价问题进行描述，对定价博弈机制进行分析；

5.根据权利要求1所述的一种考虑电动汽车的电_碳联合市场定价策略，其特征在于，所述步骤s5中的决策偏差为现实生活场景中ev用户的实际充电选择行为与通过交替方向乘子法所获得的博弈均衡解的偏差，计算公式如下：

6.根据权利要求1所述的一种考虑电动汽车的电_碳联合市场定价策略，其特征在于，所述步骤s6中的理想定价修正过程包括定义决策偏差的收敛间隙，通过定价修正策略不断缩小决策偏差，从而使决策偏差处于收敛间隙区间内，得出最优定价，其具体步骤如下：

技术总结
本发明提供了一种考虑电动汽车的电_碳联合市场定价策略；在大量电动汽车接入电网充电的前提下，为了实现电_碳联合市场的收益最大化，同时平衡电_碳联合市场各利益主体的关系，建立了基于完全动态信息博弈和序贯博弈的竞价模型。该策略包括以下步骤：采集电_碳联合市场数据；定义电_碳联合市场收益优化目标；构造市场竞价博弈机制；使用交替方向乘子法(ADMM)对竞价博弈策略进行优化，获得理想情况下的定价；结合实际成本获得理想场景下博弈的决策偏差；结合用户充电成本不断调整定价，减小决策偏差；当决策偏差达到合理范围时，获得最优定价。

技术研发人员：陈颉,方贻雪,张晓东
受保护的技术使用者：湘潭大学
技术研发日：
技术公布日：2025/2/17