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。     

电池储能参与电网一次调频的优化综合控制策略

为研究电池储能系统(Battery Energy Storage System,BESS)参与电网一次调频的高效性控制策略.本文在对电力系统调频需求进行分析与储能电池荷电状态(State Of Charge,SOC)考虑的基础上,提出一种兼顾电网调频需求与储能电池SOC状态的一次调频综合控制策略,给出不同荷电状态下的控制策略下垂系数自适应优化与均衡调节控制方法,实现了储能电池参与一次调频的自适应调整与状态均衡,并基于含储能电池的区域电网调频仿真模型,分别在阶跃扰动与连续扰动下对所提控制方法进行仿真分析.结果表明,所研究控制策略在电力系统频率调节与电池SOC保持方面均具有较佳的效果.     

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。     

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.     

基于充放电裕度的电动汽车集群一次调频控制策略

针对未来电网一次调频资源不足的问题,提出一种基于充放电裕度的电动汽车集群虚拟储能参与电网一次调频的自适应控制策略。首先,分析电动汽车的调控运行范围。其次,研究电动汽车集群参与电网一次调频方法。考虑电动汽车充放电时间和电池荷电状态（SOC）裕度,设计电动汽车充放电裕度指标。接着,提出基于充放电裕度的自适应一次调频控制策略,优化电动汽车参与一次调频的下垂功率,从而兼顾电网一次调频和电动汽车充放电需求。然后,通过定时更新方式评估电动汽车集群虚拟储能的一次调频能力,并提出一次调频效果评价指标。最后通过区域电网仿真案例分析,验证了所提策略在减少系统频率偏差和优化电动汽车一次调频出力的有效性。     

储能电池参与一次调频的综合控制方法

为实现虚拟下垂与虚拟惯性2种控制方法优势互补,提出了一种储能电池(BES)参与一次调频的综合控制方法,该方法全面考虑了不同频率区间下电网对调频的需求、2种控制策略的优势与储能自身容量限制等因素。通过分析储能虚拟惯性控制策略对系统动态特性的影响,发现其阻碍频率恶化的同时也会阻碍频率的恢复,提出了一种虚拟负惯性控制策略;在此基础上,为了保证储能电池荷电状态(SoC)的维持效果,提出了一种考虑SoC反馈的自适应控制规律。最后,为了充分利用虚拟惯性控制与虚拟下垂控制的优点,定义了合适的频率偏差临界值,依据系统调频需求,选择相应的控制策略。以典型区域电网为例,在MATLAB中对1.5%阶跃扰动与20 min连续扰动进行仿真验证,并对调频效果和SoC维持效果进行综合评价,验证了所提方法的有效性。     

基于电压下垂法的独立直流微网混合储能系统控制策略改进

针对独立直流微网中混合储能单元使用寿命问题,基于电压下垂控制的混合储能单元控制策略,提出了混合储能系统控制策略的改进措施。首先采用基于超级电容荷电状态的稳态功率修正策略,使超级电容在工作一段时间后荷电状态能够恢复至初始额定值,避免超级电容过充或者过放。其次,针对电池使用寿命问题,提出基于混合储能荷电状态的能量管理策略,以达到延长电池使用寿命的目的。最后通过Matlab/Simulink仿真分析,证明该方法在光伏输出功率改变条件下可有效延长电池与超级电容使用寿命。     

光储系统参与电网调频及调峰的综合控制策略

针对新能源发电逐步取代火电导致电网调频能力下降的问题,搭建了一种光储（photovoltaic-energy storage, PV-ES）系统模型,提出利用逆变器空闲容量参与系统调频/调峰的控制策略;设置储能电池禁用区、调频区、调峰充电区、调峰放电区4类荷电状态分区,保证储能电池的调峰和调频2种模式能够协调运行;构造了基于荷电状态（state of charge, SOC）反馈的储能电池的最大出力约束系数来优化其出力,延长储能电池的使用寿命;最后,在MATLAB/Simulink软件中搭建光储系统仿真模型。典型算例仿真和经济性分析表明：在所提控制策略下光储系统能够利用逆变器空余容量参与电网的调频/调峰,该控制策略有实际推广意义。     

基于MMMC插电式混合电动汽车变换系统及充电控制策略

提出一种基于模块化多电平矩阵变换器(MMMC)的插电式混合电动汽车(PHEV)综合变换系统,该系统同时兼顾电机驱动和电池管理,不需额外的充电电路。针对该系统,研究了外接电源充电控制策略。通过建立系统小信号模型和分析各部分功率关系,提出了以MMMC桥臂电流直接控制为核心的多层次电池荷电状态(SOC)均衡充电控制策略,包含相间、桥臂间以及本桥臂各子模块电池SOC均衡充电控制。搭建了RTLAB硬件在环仿真实验平台,实验结果验证了所提出的控制策略的有效性和可行性。     

一种基于单元数量控制的电动汽车充换电站电池充放电策略

电动汽车充换电站兼顾电力系统电源与负荷的双重属性,因而,充分挖掘其柔性、灵活的供需电特性,对其做出合理的充换电决策,具有十分重要的现实意义。传统的充放电控制策略以连续的充电电量为决策变量,然而,受电池荷电状态与数量限制,此类模型的最优解往往难以与现实对应。由此,基于日前分时电价,本文提出双向能量交换下以电池充放台数为决策变量的充换电站充放电二阶段优化控制方法,方法第一阶段以充换电站运行的最小支出费用为目标,在其基础上,第二阶段以站内满充电池数量最大为目标寻求最优充换电策略。以实际山东焦庄充换电站为例,比较了无序充电与本文有序充放电的充电负荷及费用支出,分析了本文提出的以电池充放台数为决策变量和传统方法以连续充电电量为决策变量的优化结果的区别,验证了本文提出方法的有效性。     

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。     

A new smart charging method for EVs for frequency control of smart grid

Nowadays, due to the shortage of fossil fuels on the one hand and their high prices on the other hand, using electric vehicles (EVs) has been increased. Charging of EVs has imposed new loads on power systems. These new and major loads have faced the frequency control and stability of power systems with new challenges. One way to deal with this new challenge is smart charging of EVs. In this method, grid condition is a key parameter that affects the charging of EV. In other words, in smart charging method, charging is performed with respect to power system parameters such as frequency. In this paper, a smart charging method based on fuzzy controller is proposed, in which charging process is performed with respect to the frequency deviation of grid and state of charge (SOC) of EV battery. To evaluate the performance of the proposed controller in control of grid frequency, IEEE 39-bus system in the presence of renewable energy sources is considered as test system. In order to the frequency analysis, this system is converted into a three-area system and, for each area, several EV categories with different numbers of EVs, battery capacity, start time of charging, and initial SOC are supposed. Moreover performance of proposed method is compared with an optimized PI controller in terms of frequency control. To investigate performance of proposed method in charging of EVs, a two area system is assumed and charging of EVs is verified by applying step loads to both areas. Simulations are carried out in MATLAB/SIMULINK environment. Results of the simulations reveal the good performance of the proposed controller in terms of frequency control of grid and charging of EVs.     

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。     

计及电动汽车辅助调频的负荷频率控制联合优化

当电动汽车利用车网互动(V2G)技术参与电网一次调频时,其下垂控制特性会影响原负荷频率控制的调频性能。基于此,提出了一种计及电动汽车辅助调频的负荷频率控制联合优化方法。建立了含电动汽车的多区域多机组系统的负荷频率控制模型;在此基础上,针对电动汽车电池特性及二次调频出力的有效工作范围,考虑系统内机组的特性等,以时间乘以误差绝对值积分(ITAE)为目标函数,建立了电动汽车辅助调频与传统机组二次调频的联合优化模型,并利用粒子群优化算法进行求解。在MATLAB/Simulink中针对阶跃负荷扰动及长时间随机负荷扰动的情况,对联合优化前、后系统的动态响应进行了对比分析。仿真结果表明:所提联合优化方法能有效地改善负荷频率控制的稳态响应速度、优化系统的调频性能,并且能够保证用户对电动汽车的用电需求。     

基于需求响应潜力模糊评估的电动汽车实时调控优化模型

针对快充场所电动汽车(EV)大规模接入造成的配电网过载问题,提出了EV需求响应潜力模糊评估方法与实时调控优化模型。首先,基于EV电池安全电量、EV充电需求、充电桩额定功率的限制建立用户客观响应能力约束模型,以及考虑激励水平的用户主观响应意愿评估模型。其次,结合客观响应能力和主观响应意愿建立用户响应潜力评估模型,采用模糊推理确定充电电价、当前电量需求和剩余驻留时间等因素对用户响应意愿的影响。然后,提出激励型实时需求响应的双层优化模型及其求解方法,上层优化模型以EV聚合商激励成本最小化为目标对EV聚合商激励电价进行优化,下层优化以用户平均充电满意度最高为目标对EV充放电功率进行优化,从而充分挖掘用户的响应潜力,兼顾电网公司、EV聚合商、用户各方的利益。最后,通过多组仿真验证了所提模型和方法的有效性。     

计及电动汽车用户需求的直流微电网经济调度策略

随着电动汽车的快速发展,电动汽车参与微电网调度受到越来越多的关注,研究考虑电动汽车用户需求的能量管理问题有助于微电网的稳定经济运行。基于此,文章提出一种计及电动汽车用户需求的直流微电网经济调度策略。针对电动汽车用户对于充电时间和充电速度需求方面的问题,建立分级充电价格下的电动汽车分类模型,包括即时型、弹性型、补偿型和夜间型等4种充电类型。参与微电网调度的用户提前一天通过手机App上传预约信息,微电网调度中心综合用户预约信息和可再生能源与重要负荷的日前预测数据,以系统的运行维护成本和联络线功率波动最小为目标,考虑各单元相关约束条件,对电动汽车的充电时间合理规划。最后通过算例仿真结果验证了调度策略的经济性和有效性。     

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。     

考虑移动特性的电动汽车最优分时充电定价策略

随着电动汽车产业的规模化发展,制定合理的价格机制对于引导电动汽车有序充电具有重要的意义。电动汽车负荷区别于常规负荷的最大特点是其具有移动性,基于停车生成率理论,建立考虑随机性的电动汽车移动性模型。针对电动汽车用户的特点,建立了考虑电池荷电状态的电动汽车需求价格弹性模型,以统筹电网和车主双方利益为目标,提出了基于移动特性的电动汽车最优分时充电电价定价策略。算例仿真结果表明,基于所提模型和策略求解得到的最优分时充电电价能够起到平滑负荷曲线、降低车主费用的作用。