未來隨著電動車的日益成長，為了因應大量電動車充電需求對電網所帶來的衝擊，電動車充電站的電能管理以及價格策略是不可或缺的。考慮現今電力網路廣泛布置，未來可以在快速充電站或者社區、公司、購物中心停車場充電站以及家中來提供電動車充電。本論文使用賽局理論的概念探討如何建立電動車充電價格策略使得充電站的總利潤極大化並滿足電動車用戶的充電需求，其中電動車用戶的充電需求考慮在不同充電情境、用戶充電習慣、充電設施等亦有所不同。本研究考慮四種不同情境之充電站包含社區停車場、公司停車場、購物中心停車場及快速充電站，且合理假設四種情境之電動車充電行為，建立四種充電情境之模型。再來建立一議價賽局，依據每種充電站充電需求量的不同，將負載整合商的契約容量做有效的分配，並且提出充電站充電電價策略之嵌套賽局，公佈隔日充電站價格排程，並模擬其對於電動車用戶充電需求量的影響，且令充電站的總利潤極大化。最後提出一多目標最佳化賽局，探討並求解充電站之多目標電能管理問題，並且分析電動車的電能需求對於配電電網的衝擊與影響。

With the growing use of electric vehicle (EV), the energy management and EV charging pricing strategy are needed in the EV charging station operations. Charging facilities fast charging station, community, workspace, shopping mall parking lots and households offer the charging energy for EV. Using game theory, this thesis discusses the issues of how to design pricing strategy to increase operation benefit and satisfy EV charging demand according to user’s charging behaviors and facilities in the charging station. Four different charging stations, including fast charging station, community, workspace and shopping mall parking lot charging stations are considered in this research. EV charging behaviors of above four charging station scenarios are assumed according to actual operation data to establish EV charging demand model. Based on temporal and spatial EV charging demands, a Bargaining Game is designed to share a contracted capacity of a load aggregator who owns different types of charging stations. By simulating the response of charging demand to different price schedules, a nested game is proposed to provide next-day charging price schedule and maximize profit of a charging station with a allocated contracted capacity. Lastly, a multi-objective optimization game is presented to perform real-time power management of the charging station. The impact of EV charging demands to distribution network is also investigated.

論文審定書 i
致謝 ii
中文摘要 iii
ABSTRACT iv
目錄 v
圖目錄 viii
表目錄 xi
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 相關文獻回顧 3
1.3 論文架構 6
第二章 電動車充電站簡介 7
2.1 電動車發展概況簡介 7
2.2 電動車充電站法規與型態 9
2.2.1 社區停車場充電站 14
2.2.2 公司停車場充電站 16
2.2.3 購物中心停車場充電站 18
2.2.4 快速充電站 20
2.3 等候理論應用於電動車進出充電站模型建立 23
2.3.1 單一服務等候模型 25
2.3.2 平行服務等候模型 26
2.3.3 有限來源平行服務模型 27
2.3.4 電動車進出充電站模型 28
2.4 時間電價及契約容量 30
第三章 不同類型充電站電能管理與充電價格策略 38
3.1 賽局理論簡介 38
3.1.1 名詞解釋與分類 39
3.1.2 賽局數學模型 41
3.1.3 議價賽局 43
3.1.4 嵌套賽局 45
3.1.5 多目標最佳化賽局 48
3.2 充電站管理系統架構 52
3.3 日前規劃 53
3.3.1 契約容量分配之議價賽局 54
3.3.2 充電價格策略之嵌套賽局 58
3.4 即時電能管理 66
3.4.1 電能管理之多目標最佳化賽局 67
第四章 案例模擬與結果分析 74
4.1 日前規劃案例模擬結果分析 74
4.1.1 等候理論進出充電站模擬結果分析 74
4.1.2 契約容量分配模擬項目與結果分析 75
4.1.3 充電站充電價格策略模擬項目與結果 78
4.2 即時電能管理案例模擬結果分析 85
4.2.1 不同電能管理方法模擬項目與結果分析 85
4.2.2 不同電能管理方法對於總體電動車用戶滿意度之結果分析 89
4.3 電動車充電對電網的衝擊分析 93
4.3.1 測試系統 93
4.3.2 模擬案件描述 98
4.3.3 修正型IEEE13匯流排測試系統模擬結果 98
4.3.4 修正型IEEE37匯流排測試系統模擬結果 101
第五章 結論與未來研究方向 103
5.1 結論 103
5.2 未來研究方向 104
參考文獻 105

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