Three-stage Optimization Strategy for Ordered Charging and Discharging of Electric Vehicles Considering Dynamic Carbon Quota

ZHANG Liang; WANG Dianbin; QI Jiajin; LYU Ling; HUANG Nantian; ZHENG Zhi

doi:10.7500/AEPS20250930003

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Three-stage Optimization Strategy for Ordered Charging and Discharging of Electric Vehicles Considering Dynamic Carbon Quota

Basic Research | 更新时间：2026-10-16

- Three-stage Optimization Strategy for Ordered Charging and Discharging of Electric Vehicles Considering Dynamic Carbon Quota
- Automation of Electric Power Systems Vol. 50, Issue 20, Pages: 67-78(2026)
- 作者机构：
  
  1.现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室（东北电力大学），吉林省吉林市 132012
  2.杭州电力设备制造有限公司，浙江省杭州市 310016
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  Major Science and Technology Special Project of Jilin Province(20240204001SF)
- DOI：10.7500/AEPS20250930003
  CLC：
- Received：30 September 2025，
  
  Revised：2026-03-16，
  
  Online First：23 April 2026，
  
  Published：25 October 2026
- 稿件说明：
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张良,王殿彬,戚佳金等.计及动态碳配额的电动汽车有序充放电三阶段优化策略[J].电力系统自动化,2026,50(20):67-78.

ZHANG Liang,WANG Dianbin,QI Jiajin,et al.Three-stage Optimization Strategy for Ordered Charging and Discharging of Electric Vehicles Considering Dynamic Carbon Quota[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(20):67-78.
张良,王殿彬,戚佳金等.计及动态碳配额的电动汽车有序充放电三阶段优化策略[J].电力系统自动化,2026,50(20):67-78. DOI： 10.7500/AEPS20250930003.

ZHANG Liang,WANG Dianbin,QI Jiajin,et al.Three-stage Optimization Strategy for Ordered Charging and Discharging of Electric Vehicles Considering Dynamic Carbon Quota[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(20):67-78. DOI： 10.7500/AEPS20250930003.

摘要

针对规模化电动汽车充放电行为与光伏输出功率的时间匹配难题，提出一种计及动态碳配额的有序充放电三阶段优化策略。该策略构建了“碳-电”信号协同的分阶段引导机制。首先，在午间光伏大发时段，以动态碳排放因子为核心，结合动态权重引导电动汽车消纳绿电；然后，在夜间高峰时段，依据第1阶段结果生成的放电优先度，以电网削峰需求为主导进行放电优化；最后，在夜间谷时段，通过动态更新充电服务费引导填谷充电。仿真结果表明，所提策略在不同用户参与度下均能有效提升光伏消纳率，显著降低用户总充电成本与电网负荷峰谷差，验证了其在协同促进新能源消纳与电网削峰填谷方面的可行性与有效性。

Abstract

Aiming at the temporal mismatching problem between the charging and discharging behaviors of large-scale electric vehicles and the photovoltaic output power

this paper proposes a three-stage optimization strategy for ordered charging and discharging of electric vehicles considering dynamic carbon quota. The strategy establishes a phased guidance mechanism based on the synergy of “carbon-electricity” signals. First

during the midday period of high photovoltaic generation

the dynamic carbon emission factor is used as the core

combined with dynamic weights to guide electric vehicles to accommodate green electricity. Then

during the nighttime peak-load period

based on the discharging priority generated from the first stage results

the discharging optimization is carried out with the grid peak-shaving demand as the main factor. Finally

during the nighttime valley-load period

the dynamically updated charging service charge is introduced to incentivize valley-filling charging behavior. Simulation results demonstrate that the proposed strategy can effectively improve the photovoltaic accommodation rate at different levels of user participation

significantly reduce the total charging cost of users and the peak-valley load difference of the power grid

and validate its feasibility and effectiveness in synergistically promoting the renewable energy accommodation and supporting grid peak shaving and valley filling.

关键词

Keywords

references

胡俊杰，陆家悦，马文帅，等 . 面向电网调峰的电动汽车聚合商多层级实时控制策略［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 22 ）： 84 - 95 .

Hu Junjie ， Lu Jiayue ， Ma Wenshuai ， et al . Multi-layer real-time control strategy of electric vehicle aggregators for peak regulation of power grid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 22 ）： 84 - 95 .

茆美琴，林晨，王吉文，等 . 大规模电动汽车参与区域电网深度调峰的分层可交易能源控制策略［J］. 中国电机工程学报， 2025 ， 45 （ 11 ）： 4187 - 4200 .

Mao Meiqin ， Lin Chen ， Wang Jiwen ， et al . Hierarchical transactive energy control strategies for deep peak regulation in regional power grid with large-scale electrical vehicles ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2025 ， 45 （ 11 ）： 4187 - 4200 .

韩丽，陈硕，王施琪，等 . 考虑风光消纳与电动汽车灵活性的调度策略［J］. 电工技术学报， 2024 ， 39 （ 21 ）： 6793 - 6803 .

Han Li ， Chen Shuo ， Wang Shiqi ， et al . Scheduling strategy considering wind and photovoltaic power consumption and the flexibility of electric vehicles ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2024 ， 39 （ 21 ）： 6793 - 6803 .

李林晏，韩爽，乔延辉，等 . 面向高比例新能源并网场景的风光-电动车协同调度方法［J］. 上海交通大学学报， 2022 ， 56 （ 5 ）： 554 - 563 .

Li Linyan ， Han Shuang ， Qiao Yanhui ， et al . A wind-solar-electric vehicles coordination scheduling method for high proportion new energy grid-connected scenarios ［J］. Journal of Shanghai Jiao Tong University ， 2022 ， 56 （ 5 ）： 554 - 563 .

Francis A ， Fresia M ， Barabino E ， et al . Optimal charging strategy for electric trucks with vehicle-to-grid at a wind-powered electric vehicle charging hub ［J］. Sustainable Energy， Grids and Networks ， 2025 ， 43 ： 101899 .

黄学良，刘永东，沈斐，等 . 电动汽车与电网互动：综述与展望［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 7 ）： 3 - 23 .

Huang Xueliang ， Liu Yongdong ， Shen Fei ， et al . Vehicle to grid： review and prospect ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 7 ）： 3 - 23 .

国家发改委，国家能源局 . 关于完善价格机制促进新能源发电就近消纳的通知［EB/OL］ .［ 2025-09-30 ］. https：//www.ndrc.gov.cn/xwdt/tzgg/202509/t20250912_1400445.html https://www.ndrc.gov.cn/xwdt/tzgg/202509/t20250912_1400445.html .

National Development and Reform Commission ， National Energy Administration . Notice on improving the price mechanism to promote the nearby consumption of new energy power generation ［EB/OL］. ［ 2025-09-30 ］. https：//www.ndrc.gov.cn/xwdt/tzgg/202509/t20250912_1400445.html https://www.ndrc.gov.cn/xwdt/tzgg/202509/t20250912_1400445.html .

黄珍瑶，江岳文 . 基于电动汽车时空聚合弹性套餐及配网节点电价牵引的配网弃风弃光就地消纳优化调度［J］. 电网技术， 2026 ， 50 （ 3 ）： 1140 - 1151 .

Huang Zhenyao ， Jiang Yuewen . Optimized dispatch of wind and light abandonment local consumption in distribution networks based on electric vehicle time-space aggregation elasticity package and distribution location marginal price traction ［J］. Power System Technology ， 2026 ， 50 （ 3 ）： 1140 - 1151 .

张强，曹铂苒，刘洪，等 . 适应光伏消纳的电动汽车-聚合商-配电网日前时空互动方法［J］. 电力系统自动化， 2025 ， 49 （ 14 ）： 141 - 151 .

Zhang Qiang ， Cao Boran ， Liu Hong ， et al . Day-ahead spatio-temporal interaction method of electric vehicles， aggregators and distribution network for photovoltaic accommodation ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2025 ， 49 （ 14 ）： 141 - 151 .

Yao H T ， Xiang Y ， Gu C H ， et al . Optimal planning of distribution systems and charging stations considering PV-grid-EV transactions ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2025 ， 16 （ 1 ）： 691 - 703 .

陈中，陆舆，邢强，等 . 考虑电动汽车碳配额的电力系统调度分析［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 16 ）： 44 - 51 .

Chen Zhong ， Lu Yu ， Xing Qiang ， et al . Dispatch analysis of power system considering carbon quota for electric vehicle ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 16 ）： 44 - 51 .

李咸善，鄂璇 . 分档电价和碳配额激励的含电动汽车微电网优化调度策略［J］. 科学技术与工程， 2022 ， 22 （ 16 ）： 6537 - 6546 .

Li Xianshan ， E Xuan . Optimal dispatching strategy for electric vehicle microgrid incentivized by ladder electricity price and carbon quota ［J］. Science Technology and Engineering ， 2022 ， 22 （ 16 ）： 6537 - 6546 .

张良，黄久鸿，戚佳金，等 . 计及碳配额的电动公交车-配电网协同优化调度策略［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 12 ）： 48 - 57 .

Zhang Liang ， Huang Jiuhong ， Qi Jiajin ， et al . Cooperative optimal scheduling strategy for distribution network with electric buses considering carbon quota ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 12 ）： 48 - 57 .

Zhang L ， Yin Q B ， Zhu W W ， et al . Research on the orderly charging and discharging mechanism of electric vehicles considering travel characteristics and carbon quota ［J］. IEEE Transactions on Transportation Electrification ， 2024 ， 10 （ 2 ）： 3012 - 3027 .

周天睿，康重庆，徐乾耀，等 . 电力系统碳排放流分析理论初探［J］. 电力系统自动化， 2012 ， 36 （ 7 ）： 38 - 43 .

Zhou Tianrui ， Kang Chongqing ， Xu Qianyao ， et al . Preliminary theoretical investigation on power system carbon emission flow ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2012 ， 36 （ 7 ）： 38 - 43 .

周天睿，康重庆，徐乾耀，等 . 电力系统碳排放流的计算方法初探［J］. 电力系统自动化， 2012 ， 36 （ 11 ）： 44 - 49 .

Zhou Tianrui ， Kang Chongqing ， Xu Qianyao ， et al . Preliminary investigation on a method for carbon emission flow calculation of power system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2012 ， 36 （ 11 ）： 44 - 49 .

李姚旺，张宁，杜尔顺，等 . 基于碳排放流的电力系统低碳需求响应机制研究及效益分析［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 8 ）： 2830 - 2841 .

Li Yaowang ， Zhang Ning ， Du Ershun ， et al . Mechanism study and benefit analysis on power system low carbon demand response based on carbon emission flow ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 8 ）： 2830 - 2841 .

Wu X P ， Yang W ， Zhang N ， et al . A distributed computing algorithm for electricity carbon emission flow and carbon emission intensity ［J］. Protection and Control of Modern Power Systems ， 2024 ， 9 （ 2 ）： 138 - 146 .

Yuan Q ， Ye Y J ， Tang Y ， et al . Low carbon electric vehicle charging coordination in coupled transportation and power networks ［J］. IEEE Transactions on Industry Applications ， 2023 ， 59 （ 2 ）： 2162 - 2172 .

梁宁，方茜，徐慧慧，等 . 基于节点碳势需求响应的电力系统双层优化调度［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 9 ）： 44 - 53 .

Liang Ning ， Fang Qian ， Xu Huihui ， et al . Bi-level optimal dispatching of power system based on demand response considering nodal carbon intensity ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 9 ）： 44 - 53 .

Qiu D W ， Dong Z H ， Wang Y ， et al . Decarbonising the GB power system via numerous electric vehicle coordination ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2024 ， 39 （ 4 ）： 5880 - 5894 .

张良，王殿彬，戚佳金，等 . 基于动态碳排放因子的电动汽车低碳需求响应机制研究［J］. 电力系统保护与控制， 2025 ， 53 （ 17 ）： 13 - 24 .

Zhang Liang ， Wang Dianbin ， Qi Jiajin ， et al . Research on low-carbon demand response mechanism for electric vehicles based on dynamic carbon emission factors ［J］. Power System Protection and Control ， 2025 ， 53 （ 17 ）： 13 - 24 .

康重庆，程耀华，孙彦龙，等 . 电力系统碳排放流的递推算法［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 18 ）： 10 - 16 .

Kang Chongqing ， Cheng Yaohua ， Sun Yanlong ， et al . Recursive calculation method of carbon emission flow in power systems ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 18 ）： 10 - 16 .

冯欣，杨军 . 考虑网络损耗的碳排放流理论改进与完善［J］. 电力自动化设备， 2016 ， 36 （ 5 ）： 81 - 86 .

Feng Xin ， Yang Jun . Improvement and enhancement of carbon emission flow theory considering power loss ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2016 ， 36 （ 5 ）： 81 - 86 .

张良，孙成龙，蔡国伟，等 . 基于PSO算法的电动汽车有序充放电两阶段优化策略［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 5 ）： 1837 - 1851 .

Zhang Liang ， Sun Chenglong ， Cai Guowei ， et al . Two-stage optimization strategy for coordinated charging and discharging of EVs based on PSO algorithm ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 5 ）： 1837 - 1851 .

Zheng Y C ， Wang Y B ， Yang Q . Two-phase operation for coordinated charging of electric vehicles in a market environment： from electric vehicle aggregators’ perspective ［J］. Renewable and Sustainable Energy Reviews ， 2023 ， 171 ： 113006 .

陈吕鹏，潘振宁，余涛，等 . 基于动态非合作博弈的大规模电动汽车实时优化调度［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 24 ）： 32 - 40 .

Chen Lüpeng ， Pan Zhenning ， Yu Tao ， et al . Real-time optimal dispatch for large-scale electric vehicles based on dynamic non-cooperative game theory ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 24 ）： 32 - 40 .

Zhang L ， Sun C L ， Cai G W ， et al . Charging and discharging optimization strategy for electric vehicles considering elasticity demand response ［J］. eTransportation ， 2023 ， 18 ： 100262 .

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