考虑用户需求的电动汽车虚拟同步机辅助调频控制策略

大量电动汽车(EV)入网可为电网提供辅助调频服务.针对车网互动(V2G)造成的惯量、阻尼缺失的问题,采用虚拟同步机技术,使得EV具有与同步发电机类似的惯性阻尼特性和频率调节特性.针对EV辅助调频问题,提出考虑用户充电需求的EV智能充放电控制策略.首先,提出调频参与度因子,根据期望荷电状态以及用户的计划充电时间自适应确定一次调频系数,进而得到一次调频功率;然后,充分考虑车主需求,设计T-S型模糊控制器,根据电网频率偏差及调频参与度因子得到二次调频功率,实现EV的智能充放电;最后,在不同电池初始状态以及用户需求情况下进行仿真验证.仿真结果表明,所提控制策略可以根据电网频率波动情况以及用户充电需求程度智能控制EV进行充放电,在满足用户充电需求的情况下参与电网辅助调频服务,减小了电网频率波动,提高了电力系统的稳定性.     

电动汽车移动储能系统模型及控制策略

针对国内外广泛关注的电动汽车移动储能技术,综合考虑电网约束、电池约束、车主使用需求,建立了电动汽车移动储能系统模型,并采用粒子群优化(PSO)算法对模型进行求解。由于标准粒子群优化(SPSO)算法在处理高维问题时更易出现早熟收敛,根据仿生算法思想对其进行了改进,提出了基于防碰撞粒子群优化(CAPSO)算法的电动汽车移动储能控制策略。几个典型基准测试函数的测试结果表明,改进算法较PSO算法性能更优。最后,通过平抑负荷、平抑可再生能源发电功率波动、平抑计及可再生能源出力的负荷3个算例,对实际系统进行了定量模拟,验证了模型和控制策略的有效性。     

电动汽车参与电网辅助服务的控制策略综述

电动汽车(EV)利用其储能特性向电网提供辅助服务,既能缓解EV数量急剧增加带来的负荷压力,还可以参与维持电网的稳定运行。但由于EV参与辅助服务过程中存在时空分布随机、可用容量不固定、电池退化加速以及需兼顾用户需求等问题,其控制策略比传统储能更加复杂。基于以上问题,首先,从EV响应机制介绍EV响应电网调度的方式及对应的辅助服务种类。然后,从终端层控制策略和电网层控制策略两个方面对EV参与电网辅助服务的控制策略及其关键技术进行总结。最后,分析了现有研究面临的挑战,并展望了EV参与电网辅助服务控制策略的未来发展方向。     

电动汽车的无线充电控制策略研究

随着大量电动汽车并网充电,有必要对电动汽车进行能量管理以实现电动汽车有序充电,从而保证电网安全。电动汽车的无线充电基于耦合磁场传输电能,具有便携性、美观性等特点,存在着广阔的应用前景。本文聚焦于电动汽车无线充电的控制策略,仅通过控制无线充电系统的原边相位,以实现电动汽车充电功率的灵活调节。本文研制了实验样机,实验结果验证了本文所提无线充电控制策略的有效性。     

电动汽车协助火电机组参与调频辅助服务优化控制策略

高比例可再生能源接入电网使得系统频率控制难度提升,电力系统二次调频面临新的挑战。为此,提出一种电动汽车(electric vehicle, EV)协助火电调频机组参与辅助服务市场的优化控制策略。在调频指令分配比例优化阶段,考虑调频成本及电池补偿成本,最大化调频商收益为目标,提出滚动优化控制策略。在EV充电站响应阶段,考虑站内各EV荷电状态及可调容量,采用分区分级动态调节充放电功率控制方法响应调频责任。最后,搭建含EV电站的两区域互联电力系统模型,对该调频策略的性能及经济性进行仿真分析。结果表明,所提策略有效降低了频率响应偏差,同时提高了调频商的经济收益。     

电动汽车入网控制策略研究综述

随着电动汽车大规模普及,电动汽车入网在时空上的不确定性问题将会凸显。针对国内电动汽车发展现状,采用控制策略使大量电动汽车有序接入电网成为现在研究的热点,大量研究表明电动汽车有序入网要比无序入网给电力系统带来的影响要小很多。本文通过对电动汽车接入电网控制策略进行对比分析总结,提出了控制策略中的不足并进一步进行深入分析,为后续电动汽车入网控制策略提供了可靠性参考意见。     

计及电动汽车的频率控制及储能研究

智能配电系统的发展使电动汽车得以为电力系统提供频率调节等辅助服务,为应对大量电动汽车接入电网的趋势,文章分析了电动汽车在电力系统运行中提供有功功率平衡支持的作用,介绍了在电力系统中支持更多风力发电且适用于电动汽车的通用辅助服务.提出了基于短期频率偏移、LFC和频率控制储备需求的电力系统仿真研究.通过 DIgSILENT/PowerFactory软件来实现仿真,验证所提出电网频率控制辅助服务的有效性。     

电动汽车入网一次调频控制策略研究

针对电动汽车维持电池能量和补给能量2种行为,分别提出了电动汽车入网一次调频控制策略,即维持电池能量调频控制和电池计划充电调频控制。用椭圆函数构建电视荷电状态与充/放电下垂之间的函数关系,实现维持电池能量和频率下垂控制。根据用户充电需求和电池荷电状态,实时修正计划充电功率,满足用户充电需求。最后,在2区域互联电网模型上进行仿真实验,仿真结果验证了所提出控制策略的有效性。     

实时电价下电动汽车变参与度动态频率控制策略

针对大规模间歇性新能源并网造成的电力系统频率不稳定问题,提出利用电动汽车作为一种有效的需求侧响应资源,为电力系统提供辅助调频服务。在充分分析用户参与辅助调频服务受电价影响行为特征的基础上,提出了基于变参与度的电动汽车动态频率控制策略,可有效评估实时电价（real-time pricing,RTP）环境下电动汽车参与系统调频服务的响应能力。仿真结果表明：在RTP环境下,基于变参与度的电动汽车频率控制策略能够充分利用电动汽车负荷的充放电特性为电力系统提供动态辅助调频服务,有效支撑电力系统的动态频率稳定。     

计及电动汽车换电站储能的负荷频率控制

将电动汽车换电站储能引入传统负荷频率控制(LFC)问题中,提出了计及换电站与电网互动(S2G)的LFC新模型。该模型将控制区域内换电站等效为大容量虚拟储能电站,采用基于滤波方法的LFC协调控制策略分配调节功率,能够避免过度调频对换电站电池寿命的影响。在换电站建模方面,提出了基于蒙特卡洛随机模拟的换电站可控容量计算方法,建立了考虑电池荷电状态(SOC)及换电站可控容量约束的S2G集中等效模型。通过两区域互联LFC系统仿真验证了模型的有效性和正确性,相关分析表明S2G辅助调频能显著抑制频率偏差和联络线功率偏差的波动,提高LFC系统的动态控制性能。     

基于灵敏度分析的储能电池参与二次调频控制策略

针对储能电池参与电网二次调频,基于灵敏度分析,提出了一种综合区域控制误差(ACE)信号分配模式和传统的区域控制需求(ARR)信号分配模式优点的控制策略。首先,针对ACE和ARR信号分配模式,在复频域中利用灵敏度原理分析含储能电池参与二次调频的区域电网频率特性,据此提出确定储能电池动作时机及调节模式的方法;计及时域中储能电池的能量限制和传统电源的爬坡速率限制,依据动态调频容量指标,提出确定储能电池动作深度的方法;最后形成考虑动作时机与深度的储能电池控制策略,并给出相应的实现流程。结合实际电网的阶跃扰动工况进行仿真证明,结果表明该策略不仅能较大程度地改善电网调频以及储能电池运行的性能,而且充分利用各调频电源的技术优势。     

基于Markov决策过程的电池储能一次调频能量管理策略

一次调频市场机制下的电池储能系统能量管理,需要在维持应对频率波动双向调节能力的基础上权衡运行成本和调频收益,以追求电池生命周期内的经济效益最大化。揭示了能量管理序贯决策本质上属于受控Markov过程,据此,通过频率响应需求动态转移的连续时间Markov链描述,以及基于生命周期吞吐量角度的储能电池容量动态衰退刻画,建立了以电池生命周期内经济效益期望值最大化为目标的Markov决策模型。针对运用标准迭代算法求解上述模型所面临的“维数灾”问题,提出了具有状态空间分解及后继状态辨识特征的降维并行值迭代(DRPVI)算法。算例结果表明:所得动态阈值结构能量管理策略可以显著提升储能经济效益,DRPVI算法能够有效缩减冗余计算,改善求解效率。     

电力辅助服务市场下的用户侧广义储能控制策略

负荷聚合商通过整合零散的用户侧资源,可以为系统提供优质的辅助服务,并从中获取收益。然而,用户侧资源响应的不确定性将影响负荷聚合商的服务质量和市场收益。针对这一问题,文中将具有一定调节能力的负荷资源作为虚拟储能,并将其与狭义储能相结合,建立用户侧广义储能的不确定性响应模型。进而提出狭义储能优先响应和虚拟储能优先响应2种负荷聚合商控制策略,并探讨其优缺点。最后,建立2种控制策略下负荷聚合商参与电力辅助服务的市场收益模型,采用美国PJM市场数据进行仿真计算。结果表明,通过配置相对少量的狭义储能设备,并采取虚拟储能优先响应的控制策略,负荷聚合商可以获取可观的经济回报。     

快动缓回一次调频策略

针对传统一次调频策略普遍存在调频能力不足且容易引起调频装置剧烈振荡的问题,提出了基于频率偏差判断闭锁反向调节作用的"快动缓回"及"快动慢回"一次调频改进策略。该策略通过闭锁或限制与电网频率偏差反向的调频作用为电网贡献更多的调频电量,使一次调频更好地与二次调频(自动发电控制(AGC))相结合,从而更快地消除电网的频率偏差,提高电网频率的控制品质。通过合理设置调频增益等控制参数,对该方法在应用中易出现的功率过调或功率跳变问题给出了初步的解决办法。最后,将传统的一次调频策略与快动缓回一次调频策略分别应用于2台燃煤机组,并进行了试验。试验结果表明,所提的快动缓回一次调频策略既可为电网贡献更多的调频电量,又能减少发电机组的调频磨损,可达到"网源双盈"的效果。     

考虑储能电池参与二次调频的综合控制策略

随着储能辅助常规机组参与调频在电力系统中得到规模化的应用,如何制定合理的储能出力控制策略来实现储能和常规机组互补协调运行是储能调频应用中的关键问题。文中基于实时状态感知与综合研判,利用Logistic回归函数,构建储能自适应调频和自恢复储能荷电状态(SOC)两种工况的控制规律;将区域控制偏差信号划分成不同的状态区间以定量描述电网二次调频备用容量状态,得到电网调频需求和运行状态限制,兼顾储能调频能力及SOC自恢复需求,确定储能在不同区间上的出力目标和动作深度,实现储能和常规机组参与二次调频互补协调运行。在MATLAB/Simulink中构建储能参与二次调频两种典型场景,对所提控制策略进行仿真验证。结果表明,所提控制策略在改善调频效果和储能SOC维持效果以及提高常规机组利用率等方面具有优势。     

含储能资源参与的自动发电控制策略研究

以电池为代表的新型规模化储能资源可快速改变功率输出,为自动发电控制(automatic generation control,AGC)提供了新的手段。该文主要研究AGC系统对于储能资源参与二次调频的容量需求及其控制策略。在电力系统调频需求分析的基础上,提出采用离散傅里叶变换分析高频和低频调频需求的方法,并对实际系统的全天和每小时内高频分量的占比进行了定量分析。根据储能资源的快速响应特点,提出了储能资源参与调频的两种策略。策略1是基于区域调节需求(area regulation requirement,ARR)所处的区间灵活分配储能资源承担的调节量;策略2则将调频需求的高频分量指派给储能资源承担。基于实际系统的数据,对储能参与AGC的不同策略进行了仿真和比较分析。所提方法和研究结果对于实际应用具有重要的指导意义和参考价值。     

国内外兆瓦级储能调频示范应用现状分析与启示

储能技术作为人类社会从化石能源时代迈入清洁低碳能源时代的推动技术,在大规模间歇性新能源并网引发的区域频率稳定性控制问题背景下,以其灵敏精准的出力特性逐步在电力系统调频领域实现规模化应用。全球有近20个国家在建或投运了共164项兆瓦级储能调频应用项目,涉及发电端、输配环节和需求侧。本文通过对兆瓦级储能调频项目概况进行统计分析应用现状,重点针对选型因素分析不同类型储能与调频相关的参数特点;从已应用的4种储能调频运行模式出发,分析应用区域现有的与其模式相关的政策与市场需求;基于国内外调频辅助服务市场现状调研,分析调频服务不同计量方法、政策规则对储能调频商业化应用的影响。最后,结合上述研究结果从3个角度出发对如何促进中国储能调频商业化应用提出建议。     

大规模储能参与电网调频的双层控制策略

风电等可再生能源大规模并网,其间歇性和波动性的出力特性会给电网带来机组调频容量不充足、调频效果不理想等调频问题。为此,文中提出一种大规模储能参与电网调频的双层控制策略。首先,基于复频域分析提出区域调节需求信号分配模式和区域控制误差信号分配模式的切换时机判据。然后,全面考虑不同调频电源的技术特征,提出大规模电池储能和火电机组协调响应系统自动发电控制指令的双层控制策略,在上层基于电源调频成本函数实现多约束条件下的功率经济分配,在下层基于模型预测控制实现频率分布式优化控制。最后,通过仿真验证了文中所提策略的经济性和有效性。