理論與實踐:基于靜態(tài)貝葉斯博弈的電動汽車放電電價分析
作者：張毅
化石能源消耗是環(huán)境污染的主要因素之一。在大城市中，傳統(tǒng)燃油汽車排放的CO和HC占城市總排放的60%~70%．排放的N0，約占排放總量的30%。大力發(fā)展電動汽車(EV)是實現(xiàn)節(jié)能減排、減少環(huán)境污染的有效途徑。
車電互聯(lián)（V2G）是未來電網建設的關鍵技術之一，在負荷低谷時段EV從電網中充電，高峰時段向電網放電，將電能輸送回電網，能起到削峰填谷、調峰調頻的作用，并能夠減少電網的投資和運營成本。
應用V2G技術實現(xiàn)對系統(tǒng)負荷的削峰填谷，需要EV用戶的積極響應。在高峰時段EV
向電網放電的電價制定是影響EV用戶放電積極性的關鍵因素。在放電電價制定中，不僅要保證EV用戶能夠通過放電獲得一定的收益，還要保證電網公司因購人放電電能減少相應的設備投資而獲得收益。在對EV放電電價的已有研究中從理論上分析了電動汽車入網對系統(tǒng)的削峰填谷作用，研究了用電高峰時段，供電機組污染物排放最小化的電動汽車放電電
價。在分析電動汽車放電成本和效益的基礎上，建立了約束條件下的EV與電網互動的最優(yōu)峰谷電價模型，得到最優(yōu)峰谷電價和對應時段。用戶的滿意度為基礎，建立了電動汽車車主對電價變化的需求響應模型．得出兼顧用戶滿意度的最優(yōu)峰谷分時電價。本文從EV用戶和電網公司的雙方利益出發(fā)，基于靜態(tài)貝葉斯博弈理論，采用雙方報價策略模型，制定EV不同放電量下的V2G放電電價，分析博弈雙方收益。以上海市為例，在分時電價情況下考慮用戶和電網公司在不同放電量下的成本收益，對放電電價的制定進行了驗證分析。
1 問題描述
在高峰時段EV向電網放電的交易中,EV用戶作為電能的供給方向電網放電，電網公司
作為電能的需求方向參與放電的EV用戶購買電能。將交易雙方假定為理性人，即他們都只關心自己的收益，雙方圍繞放電電價進行博弈。博弈過程中，電網公司只了解購人單位電能的收益信息，不了解出價多少會得到EV用戶響應：EV用戶只了解單位電能的成本信息，不了解電網公司的具體出價。由于交易中雙方都不能確切了解對方的出價或者要價信息，因此雙方就構成了不完全信息博弈。同時，由于在時間尺度上交易可視為無先后順序的決策，因此雙方的交易可以定義為不完全信息靜態(tài)博弈，即靜態(tài)貝葉斯博弈。本文對靜態(tài)貝葉斯博弈中的雙方報價拍賣模型進行研究。
在模型中，電網公司作為電能需求方，對單位電能的收益估價為Vb；EV用戶作為電供給方，對單位電能成本的估價為Vs。這里有Vb∈[0，1]Vs，∈[0，1]，Vb，Vs服從[0，1]上的均勻分布。需求方對單位電能的出價為Pb，供給方對單位電能的要價為Ps。Pb，Ps服從[0，1]上的均勻分布，僅當Pb≥Ps時，雙方進行交易，且成交價格
需求方的收益函數(shù)：
其中：
是在電網公司出價大于用戶要價的前提下，電網公司期望用戶的要價。
其中: 
是在電網公司出價高于用戶要價的前提下，用戶期望電網公司的出價。
2.2線性策略均衡
本文采用雙方報價拍賣的線性報價策略，即
由于
都服從于[0，1]上的均勻分布，則有
同樣分別服從于
上的均勻分布，從而有
2.3模型分析
雙方的報價策略為圖1中的兩條平行斜實線。
從圖1中可以看出，
會有交易發(fā)生：當
，交易也不會發(fā)生。故只有在
時，才會產生交易。圖1中兩條粗實線即為雙方可行的報價策略，且電網公司的最低出價為1/4，用戶的最高要價為3/4。 由于在雙方交易中，要滿足Pb≥Ps，交易才會發(fā)生，根據(jù)式（15）有
交易產生區(qū)域如圖2所示。
圖4為不同放電量下，EV用戶和電網公司的單位電能收益曲線。
從圖4可以看出，在交易產生范圍內，即放電量為3.658～23.46KWh時．車電互聯(lián)雙方都能獲得一定收益，且其單位電能的收益隨著放電量的增加而增加，電網公司收益及增速均高于EV用戶：根據(jù)2011年上海市第4次綜合交通調查結果，上海市每輛小汽車平均每天行駛39 km,由此可得EV單次平均放電量Qo=16.28 kWh,平均放電電價為0.720元/kWh。此時，由式(1)和式(2)得到電網公司的平均單位電能收益既為0.390 元/kWh.EV用戶的平均單位電能收益以為0 .125元/KWh：
5結論
本文采用靜態(tài)貝葉斯博弈理論，引入雙方報價拍賣模型，在保證雙方都能獲得收益的前
提下制定放電電價。算例分析表明，放電電價的制定與EV的放電量有關，且放電量越大，放電電價越高，雙方相應的收益也會越高。
由于本文考慮的是邊際交易情況，即用戶要價最低，電網公司出價最高情況下的交易。政府可以通過相應的補貼，鼓勵EV用戶在邊際交易情況下積極參與V2G,以達到削峰填谷的
目的。
本文考慮的是電網公司和EV用戶雙方通過博弈制定合理的放電電價，未對實際達到的
削峰填谷作用進行分析。因此，須通過制定峰谷分時充放電電價，引導EV用戶有序參與V2G，優(yōu)化系統(tǒng)負荷，進而取得削峰填谷的效果。
6摘要：
車電互聯(lián)是未來對電網負荷削峰填谷的重要途徑之一。合理制定電動汽車放電電價是車電互聯(lián)實施的關鍵：作為車電互聯(lián)的博弈雙方，電動汽車用戶和電網公司采用靜態(tài)貝葉斯博弈，引入雙方報價拍賣模型來制定放電電價。文章以上海市為例，計算了電動汽車在不同放電量下的放電電價取值以及雙方的相應收益。研究結果表明，放電電價與放電量呈正相關，隨著放電量的增加，車電互聯(lián)雙方的單位電能收益也會隨之增加
