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。     

电动汽车群自组织协调下垂调频控制方法

在规模化电动汽车接入电网背景下,协调控制电动汽车群的充放电功率,可使之成为对电网有益的储能调频工具。文中从剩余电量的角度研究了电动汽车集群的自组织分类方法,设计了一个自组织神经网络,将电动汽车群根据电量划分为几个在数学空间上相近的类。以聚类结果为基础,根据不同类中电动汽车的电量水平,提出一种自适应调节下垂系数的电动汽车充放电控制终端变参数下垂调频控制方法。仿真结果表明,应用文中提出的控制方法,规模化接入电网的不同电量水平的电动汽车将自组织地按各自容量比例分担电网峰值负荷、消纳电网富余电能,满足电网调频需求。     

电动汽车实时可调度容量评估方法研究

作为智能电网的重要组成部分,电动汽车通过调控充放电功率可为电网提供备用容量,参与调峰调频等辅助服务,但该容量会受到用户出行需求、电池损耗等因素的影响。基于此,首先分析了电动汽车参与电网调度的控制模式,综合考虑用户出行需求、电池寿命、电池电量等约束,提出了一种规模化电动汽车实时可调度容量的评估算法。最后,模拟了一种以平抑总负荷波动为目标的充放电场景,根据可调度容量所需持续时间,基于所提方法评估出了分别用于电网一次、二次以及三次调频的电动汽车实时可调度容量,验证了该方法的有效性。     

计及电池老化的电动汽车储能频率响应控制

电动汽车入网后,不仅可以作为可控负荷充电,还可以作为分布式储能单元为电网提供辅助调频服务。在满足电动汽车用户充电需求的基础上,充分考虑储能电池循环充放电老化容量的衰减和可接受功率能力的降低,提出了一种计及电池老化衰减的电动汽车储能频率响应控制策略。该控制策略量化分析了电动汽车锂电池老化过程中容量衰减和功率能力变化,精确估计电池储能状态SOC,实时更新电池可接受最大充放电功率,有效避免了辅助调频过程中荷电状态超限和充放电倍率过大对电池造成的不利影响。通过算例分析验证了所提电动汽车储能频率响应控制策略为电网提供辅助调频服务时,在满足用户充电需求的前提下,有效地减缓了电动汽车动力电池寿命的衰减。     

电动汽车智能充电策略研究

大量电动汽车无序充电会给电网的稳定运行带来一定的负面影响,需要智能充电策略尽可能减小电动汽车充电对于系统运行的不利影响,同时使得电动汽车用户的充电成本尽可能低。根据电动汽车负荷模型,提出了一种新的目标函数优化数学模型,用Matlab对电动汽车智能充电策略进行编程计算,制定智能充电策略。通过分层分区管理中的中央自主管理层对电动汽车充电行为进行管理,解决电网侧和电动汽车用户之间可能出现的问题。算例表明,智能充电能减少电动汽车无序充电给电网带来的影响。     

Day-ahead optimal charging/dischargingscheduling for electric vehicles inmicrogrids

Microgrid as an important part of smart grid comprises distributed generators (DGs), adjustable loads, energy storage systems (ESSs) and control units. It can be operated either connected with the external system or islanded with the support of ESSs. While the daily output of DGs strongly depends on the temporal distribution of natural resources such as wind and solar, unregulated electric vehicle (EV) charging demand will deteriorate the unbalance between the daily load curve and generation curve. In this paper, a statistic model is presented to describe daily EV charging/discharging behaviors considering the randomness of the initial state of charge (SOC) of EV batteries. The optimization problem is proposed to obtain the economic operation for the microgrid based on this model. In dayahead scheduling, with the estimated power generation and load demand, the optimal charging/discharging scheduling of EVs during 24 h is achieved by serial quadratic programming. With the optimal charging/discharging scheduling of EVs, the daily load curve can better track the generation curve. The network loss in grid-connected operation mode and required ESS capacity in islanded operation mode are both decreased.     

电动汽车V2G接入电网对电网负荷的影响分析

随着电动汽车的大规模普及以及智能电网的应用,未来将会有大量电动汽车通过V2G （vehi-cle-to-grid）接入电网,电动汽车充电将会给电网负荷带来巨大的挑战。分析了电动汽车V2G接入电网的影响因素,建立了基于蒙特卡洛模拟的电动汽车充电负荷计算方法。通过分别建立随机充电和V2G充电2个模型,对比在不同的电动汽车渗透率下的电网充电负荷,得出V2G可控充电对于平衡电网高峰负荷以及利用低谷电力有着积极作用的结论。     

考虑用户充电计划的电动汽车辅助调频控制策略

电动汽车(electric vehicle,EV)可作为储能装置参与电网调频,但车网互动(vehicle-to-grid,V2G)过程的低惯性、低阻尼会影响电网稳定性,且目前的EV辅助调频策略无法保证按时完成用户的充电计划。因此,文中将虚拟同步机技术应用于EV的充放电控制中,使充电机具有与同步发电机类似的惯性、阻尼特性。然后,基于T-S模糊控制器,提出一种考虑用户充电计划的EV辅助调频控制算法,EV的充/放电功率由其充电状态和电网频率共同决定。仿真结果表明,所提控制策略能够在不同的充电计划、EV荷电状态和电网频率条件下,智能调节电网与EV之间的功率流动。在满足用户充电需求的同时,该策略能有效提高电网的频率稳定性,规避电池过充、过放风险。     

计及电动汽车不确定性的有序充电调度策略

大量电动汽车的接入,对智能电网调度提出了新要求。采用合理的充电调度策略可以充分发挥电动汽车在智能电网中削峰填谷等作用。在此背景下,首先分析影响电动汽车充电负荷的因素,根据电动汽车充电特性建立电动汽车充电负荷模型。然后,综合分析电动汽车用户的使用需求,在此基础上建立考虑电动汽车充电不确定性的电网调度随机最优潮流模型。最后,以一标准33节点配网测试系统为例,比较自由模式下和有序充电调度模型下电网负荷曲线,证明了所提出电动汽车充电调度模型在平滑电网等效负荷波动方面的有效性和可行性。     

利用电动汽车可调度容量辅助电网调频研究

电动汽车既可作为可控性负荷,也可作为分布式电源,能够为电网提供可调度容量,参与调频等辅助服务。但该可调度容量受用户出行需求及电池损耗等因素的制约,不能无限制地调度。基于此,对电动汽车采取"分散接入,集中控制"的管理模式,首先基于用户出行需求及电池使用寿命等约束,对电动汽车可调度容量进行评估。进而建立了计及可调度容量的电动汽车集中管理器充放电静态频率特性模型,以单区域系统为例模拟了电动汽车参与负荷调频的作用效果。仿真结果表明,利用电动汽车可调度容量辅助电网调频,不仅可以快速有效地减小系统频率偏差,提高电能质量,还能减小传统调频机组的备用容量,进而提高电网经济性。研究电动汽车参与调频的作用效果时,用户需求及电池损耗是不容忽视的影响。     

电动汽车充换电站换电池的有序充电优化

大规模的电动汽车充电负荷具有大功率、波动性和不确定性的特点,将给电网带来峰值增高、电压波动等不利影响。为了降低电动汽车充电负荷对电网的不利影响,建立了电动汽车充换电站换电池的充电优化模型。通过对换电池在充电过程中充电时间、充电功率和电池电量的实测数据进行拟合,得到了电动汽车换电池的充电特性。以此为基础,建立了电动汽车充换电站的换电池有序充电模型,该模型在满足充电机数量、电动汽车对换电池的需求、充换电站容量和变电站容量约束的前提下,最小化所属变电站负荷曲线的离差平方和,并应用遗传算法实现了有序充电模型的快速求解。以山东省某电动汽车充换电站为算例,证明了该模型的快速性、正确性和有效性。     

基于电动汽车供电资源态势感知的台区负荷弹性调度策略

考虑电动汽车、空调负荷等柔性负荷的无序接入对电网造成的不利影响,提出一种计及电动汽车供电资源态势分析的台区负荷弹性优化调度方法。首先,对电动汽车的充电需求进行概率预测,通过量化分析电动汽车负荷的特性指标,提出了台区电动汽车供电资源的态势感知模型,通过集成学习算法训练进行供电资源态势评估;接着,基于供电资源态势感知情况提出对电动汽车充电需求进行弹性伸缩的优化调度策略,将电动汽车充电需求与空调负荷削减量作为控制量,建立带弹性约束的多目标调度计划优化模型,采用改进多目标粒子群算法求解得到优化调度计划;最后,通过台区算例分析验证了所提优化调度方法能实现对电网负荷的削峰填谷,协调解决柔性负荷需求与资源闲置状态下存在的冲突,对电动汽车充电和空调用电负荷进行有序调度,以实现供电资源利用率最大化。     

考虑荷电状态约束的储能参与电网一次调频综合控制策略

电池储能具有响应速度快、控制精度高、容量配置灵活的优点,近年来在电网调频中得到广泛关注。但传统控制方式易造成电池过充或过放,给电网运行及电池使用带来负面影响。针对该问题,提出一种考虑荷电状态 (state of charge,SOC)约束的储能参与电网一次调频综合控制策略。首先,构建储能电池参与电网一次调频的自动发电控制(automatic generation control, AGC)模型,提出根据电池SOC约束进行储能容量配置的方案。其次,通过对储能虚拟惯性控制及虚拟下垂控制的特征分析,根据电网频率偏差动态变化进行分配比例系数的设计,实现2种方式参与度的平滑改变。再次,以适应于电池SOC状态的参数自适应调节为目标,进行储能充放电控制系数的调整,以改善调频性能及电池SOC的变化特征。最后,通过多种方法的仿真对比,验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于多智能体的电池储能系统SOC均衡控制策略

针对应用二级频率控制器来解决分布式电池储能系统中SOC(荷电状态)的一致性问题,提出一种基于多智能体与下垂控制相结合的SOC均衡控制方法。该方法在不需要中心控制器的情况下,实现多电池储能系统的SOC一致性,不仅能够实现不同容量电池SOC的均衡控制,还能提高交流母线频率的稳态偏差。考虑电池长期使用带来的容量衰减,设计了相应的自适应容量估计算法用于消除扰动。在包含3个电池储能系统和恒功率负载的孤岛交流微电网仿真平台上进行实验,验证了所提方法的有效性。     

考虑电动汽车入网辅助服务的配电网日前调度策略

为避免大量电动汽车(EV)无序充电对电网安全、经济运行的影响,提出了基于电动汽车入网(V2G)辅助服务的配电网日前调度方法。首先,基于智能电网和物联网的历史及实时信息建立EV充放电模型,并进行EV辅助服务参与者的筛选和分类。其次,建立了考虑V2G辅助服务的2层配电网最优经济调度模型。上层模型以网损成本、EV用户成本和系统总负荷均方差最小为目标,优化充电站的充放电功率和电压调节设备的工作状态;下层模型以EV的充放电状态转换次数最少和充电站功率与上层优化结果偏差最小为目标,计算每辆参与辅助服务EV的充放电功率。最后,算例系统仿真验证了所提方法的有效性。     

A novel Volt-VAR Optimization engine for smart distribution networks utilizing Vehicle to Grid dispatch

In recent years, Smart Grid technologies such as Advanced Metering, Pervasive Control, Automation and Distribution Management have created numerous control and optimization opportunities and challenges for smart distribution networks. Availability of Co-Gen loads and/or Electric Vehicles (EVs) enable these technologies to inject reactive power into the grid by changing their inverter’s operating mode without considerable impact on their active power operation. This feature has created considerable opportunity for distribution network planners to explore if EVs could be used in the distribution network as reliable VAR suppliers. It may be possible for network operators to employ some EVs as VAR suppliers for future distribution grids. This paper proposes an innovative Smart Grid-based Volt-VAR Optimization (VVO) engine, capable of minimizing system power loss cost as well as the operating cost of switched Capacitor Banks, while optimizing the system voltage using an improved Genetic Algorithm (GA) with two levels of mutation and two levels of crossover. The paper studies the impact of EVs with different charging and penetration levels on VVO in different operating scenarios. Furthermore, the paper demonstrates how a typical VVO engine could benefit from V2G’s reactive power support. In order to assess V2G impacts on VVO and test the applicability of the proposed VVO, revised IEEE-123 Node Test Feeder in presence of various load types is used as case study.     

融合路网-电网信息的电动汽车充放电行为引导与调控策略

在智慧城市理念快速发展的背景下,电动汽车（EV）无引导的出行与无序的充放电行为影响着电力-交通耦合网络的安全高效运行。针对此问题,提出一种融合路网-电网信息的EV充放电行为引导与调控两阶段优化策略。首先,分析电力-交通耦合网络的交互影响因素和方式,提出EV充放电出行路径引导和调控架构;其次,提出融合路网-电网信息的EV充放电出行决策电价动态更新策略,并建立计及用户时间-经济成本的EV充放电出行路径决策优化模型;然后,兼顾多方主体利益,建立EV充放电调控模型;最后,仿真结果表明,所提策略能够综合考虑路网和电网实时运行状态,充分挖掘EV在路径引导与充放电调控过程中的可调潜力,实现系统协调运行和多方共赢。     

基于路–电耦合网络的电动汽车需求响应技术

随着电动汽车(electric vehicle,EV)保有量的增长,大量无序充电负荷的接入可能给电网带来节点电压偏低、线路阻塞等影响。该文提出基于路-电耦合网络的EV需求响应技术,精确预测充电负荷时空分布特性并对其进行合理调度,以缓解或解决大规模EV无序充电引发的电网问题。首先分析路网交通信息与电网运行状态的交互影响,提出路网-电网耦合原则;在综合考虑路-电耦合对EV行为规律影响的基础上构建充电负荷预测模型,以获得聚合充电负荷的时空分布特性;进而提出考虑快充与慢充调控差异性的需求响应策略,其中快充调控可降低短时间内节点负荷,慢充调控可转移大量EV充电时间段;最后仿真结果表明,考虑路-电耦合能够更准确预测EV充电负荷并有效缓解电网电压偏低及输电线路阻塞问题。     

商业大楼中的电动汽车与温控负荷联合优化调度

随着电动汽车数量的日渐增加,其无序充电会给电网带来新的负荷高峰,从而造成局部变压器过载的情况。本文在电动汽车大量接入而配电网未来得及改造的背景下,以电动汽车向楼宇反向服务(V2B)技术为支撑,考虑到温控负荷的负荷反弹特性及可调度性,将温控负荷与电动汽车充放电协同调度。电网对温控负荷实行折扣电价,对电动汽车负荷考虑电池损耗而实行高价补偿。考虑室温的舒适度、电动汽车充放电次数、变压器容量等约束条件,以电网补贴成本最小和商业大楼的总电费最小为目标进行优化。结果表明,温控负荷与电动汽车负荷具有互补特性,两者联合调度可以达到在电网补偿费用最小的情况下变压器容量不过载的目的。     

考虑充电需求与随机事件的光伏充电站实时运行策略

电动汽车光伏充电站是将充电设施与光伏发电系统进行结合的有效形式,能有效地减少电动汽车的间接碳排放,降低充电行为对配电网的影响。针对电动汽车光伏充电站,提出了一种实时运行策略。该策略将电动汽车按充电行为分为刚性充电和柔性充电两类,以满足电动汽车充电需求、提高光伏就地消纳和降低充电行为对配电网的影响为原则。该策略包含4个部分:电动汽车交互分类,电动汽车充电可行域,动态事件触发机制和电动汽车实时功率分配算法。此外,该策略是基于非预测机制,避免了因预测算法精度问题而引入的不确定误差。通过仿真实验结果综合分析可知,该策略能有效发挥光伏充电站的优势并且实现预期目标,对于光伏充电站的推广具有一定的价值和意义。