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。     

计及电池寿命损耗的电动汽车参与能量-调频市场协同优化策略

针对电动汽车参与电力市场引起电池损耗导致用户参与意愿降低以及参与后的里程焦虑等问题,该文提出计及电池寿命损耗下,电动汽车参与能量-调频市场的协同优化策略。首先研究了电池放电引起容量衰减的主要因素,结合电动汽车放电功率控制特点,建立计及放电深度与放电区间的电池循环寿命损耗模型;然后,在市场价格引导下,以电动汽车集群收益最大为目标,提出功率-调频容量线性约束以及充放电循环识别及限制的线性约束,建立电动汽车调度功率及调频容量协同优化模型;最后,通过算例验证了所提策略能在确保用户收益的情况下,避免频繁充放电、深度放电、高位放电等不规则的放电行为,大幅度降低电动汽车参与电力市场的电池寿命损耗,有利于推进电动汽车参与电网互动。     

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。     

计及电池放电损耗的电动汽车充放电优化调度策略

针对现有电动汽车充放电策略对电池放电损耗考虑不够深入的问题,提出一种计及电池放电损耗的充放电优化调度策略。该策略以峰谷分时电价为背景,根据电池损耗模型计算电池放电损耗并计入用户用电成本,建立以电网负荷波动和用户用电成本为目标函数,以充放电功率、电池可用容量、不可用时段和出行SOC要求为约束条件的多目标优化调度模型,采用基于杂交的混合粒子群算法求解。利用Matlab进行算例仿真,针对不同电池损耗模型、不同调度车辆数以及不同分时电价下调度策略的优化效果进行了对比分析,验证了该策略的可行性和有效性。     

智能配电系统环境下的电动汽车调频竞标模型

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,提出的调频竞标模型建立在电动汽车车主、运营商以及电网调度三方信息交互的基础之上,首先利用车主提供的电动汽车状态参数确定每辆电动汽车在调频时刻的调频潜力,加和所聚集电动汽车的调频潜力得到电动汽车运营商的调频容量及竞标曲线,进而通过调频市场的竞标机制满足电网的调频需求,最后根据中标结果控制相应的电动汽车提供调频服务。仿真结果表明,除了部分出行高峰时期的向上调频信号,电动汽车可以很好地满足调频需求,平抑新能源和负荷波动,并且经济性分析显示电动汽车可以通过为电网主动提供调频服务而获得一定的经济收益。     

基于冗余配置的电动汽车虚拟储能参与电网调峰研究

利用电动汽车作为储能装置,在用电高峰期将电能反馈回电网,可以减小电网负荷波动。本文在考虑电动汽车行为特性基础上,提出基于冗余配置的电动汽车虚拟储能参与电网调峰的控制方法。针对电动汽车作为移动储能的可用容量和功率均实时变化的问题,以负荷波动最小为目标,综合考虑电动汽车日行驶里程和出行结束时间等约束条件,根据电动汽车虚拟储能满足调度需求的概率确定冗余配置,建立基于冗余配置的电动汽车虚拟储能参与电网调峰优化控制模型,利用粒子群优化算法对模型进行求解。通过某地区电网负荷实际运行数据进行仿真,仿真结果表明,加入电动汽车虚拟储能后的“合成负荷”比原始负荷曲线更加平滑,峰谷差明显减小。本文方法提高了电动汽车虚拟储能参与电网调峰的可靠性,为电动汽车参与电网调峰提供了理论依据。     

考虑用户积极性的电动汽车与机组联合调频的两阶段随机优化调度模型

风电、光伏等间歇性电源的大规模接入,给电网的安全稳定运行带来了诸多影响,如电力系统调频压力显著增大。传统的火电机组提供调频辅助服务受到爬坡约束限制,存在调节速率低、加速机组老化等缺点,难以满足调频需求。电动汽车(electricvehicle,EV)可受电网直接控制参与车网互动(vehicle-to-grid,V2G),具有迅速响应系统指令,提供调频辅助服务的能力。为更好地匹配电力系统的调频要求,在考虑电动汽车用户行为特性的基础上,提出考虑用户积极性的电动汽车与机组联合调频的两阶段随机优化调度模型,实现火电机组调频容量大、调频速度慢及电动汽车调频容量小、调频速度快的优势互补。采用动态场景法以广东电网的调频信号数据作为输入生成动态场景集在IEEE39节点系统进行仿真分析,验证了所提调度模型的正确性与有效性。     

电动汽车移动储能辅助频率控制策略的研究

大量电动汽车接入电网后,不仅可以作为可控充电负荷存在,也可以作为移动储能装置为电网提供服务与支持。首先分析了电动汽车参与电网频率控制的优势,介绍了一种移动储能辅助调频系统的结构框架及工作机理。基于电力系统频率调节控制基本动态模型,建立了电动汽车参与电网一次、二次频率调节控制的模型。在此基础上,针对相关研究较少考虑电动汽车车辆属性的特点,提出了计及车辆限制和用户需求的电动汽车参与电网频率调节的控制策略。该策略能够满足车辆用户用车时间和容量的个性化需求,同时有效避免了荷电状态超限和充放电电流倍率过大对电池造成的不利影响。最后,通过两个算例对提出的模型和控制策略进行了研究分析,验证了模型与策略的可靠性。     

以净效益最大为目标的储能电池参与二次调频的容量配置方法

针对储能电源参与电网辅助调频问题,提出一种以净效益最大为目标的储能电池参与二次调频的容量配置方法。综合考虑实时电量、备用功率和环境效益,构建储能电池全寿命周期的成本-效益计算模型;进而建立以净效益最大为目标,以容量及功率为决策变量,综合考虑实时出力、调频需求约束和荷电状态(SOC)约束的储能电池优化配置模型;基于经验模态分解(EMD)原理,设计一种考虑常规机组爬坡率限制的储能参与二次调频的初始功率指令分配方法;并给出了利用遗传算法辅助求解该优化模型的容量配置方法流程。仿真结果表明,所提出的容量配置方法不仅可以得到能够较好地协调经济效益和调频效果的容量配置方案,同时可得到储能出力功率,该功率可作为储能电池的运行调度参考方案,提高了配置方法的工程实用性。     

用户充电选择对电网充电调度的影响

电动汽车充电负荷作为可调度负荷,可减小负荷高峰期的供电压力,提高负荷低谷时的机组利用率,提高电网的经济运行水平,其优化调度对电网意义重大。基于部分电动汽车用户实际中不接受电网调度的事实,以所有电动汽车用户的充电成本之和最小、电网负荷方差最小为目标,以用户充电需求等为约束,建立了电动汽车负荷的多目标优化调度模型。模型在保证用户充电获益的同时优化电网运行。采用改进粒子群算法求解模型,仿真结果表明,用户充电选择将影响充电调度方案、用户经济性和电网运行安全。在充电调度中,需要考虑用户的充电选择。     

计及风电与电动汽车随机性的两阶段机组组合研究

风电出力的随机性以及电动汽车(electric vehicle,EV)充电需求的不确定性给电力系统调度带来了挑战.在传统确定性机组组合模型的基础上,针对电力系统日前调度面临的不确定问题,提出了充分考虑风电与电动汽车双重不确定性的随机优化调度及备用计算模型.首先,对于风电出力不确定性,采用基于场景分析的两阶段随机优化方法...     

计及电动汽车充放电静态频率特性的负荷频率控制

目前对电动汽车参与电力系统调频的研究,主要集中在电动汽车作为分布式电源参与系统调频,而对电动汽车作为可控负荷参与系统调频的研究较少。但是,电动汽车作为分布式电源和可控负荷对其参与系统调频具有同等重要的作用。基于此,文中计及了电动汽车的充放电静态频率特性模型,在电力系统负荷扰动发生时,实现了对电动汽车充放电的协调控制,使其在分布式电源和可控负荷两个角色间合理转换。在此基础上,建立了计及电动汽车充放电的单区域系统负荷频率控制模型,并将该模型扩展为两区域互联系统。在MATLAB/Simulink中建模并进行仿真分析。算例结果表明,电动汽车作为分布式电源和可控负荷参与系统调频,不仅可以使系统频率调整速度更快,有效减小系统频率偏差,而且能减小传统调频机组的备用容量。     

计及配电网拥塞的集群电动汽车参与二次调频方法研究

随着电动汽车数量的增多,具有快速响应能力的电动汽车在参与电力系统调频服务中得到广泛关注,但现有研究在利用电动汽车参与电网调频时往往忽视了电动汽车参与调频过程中由于集中充电可能导致的配网拥塞问题。为此,提出一种计及配电网拥塞的集群电动汽车参与二次调频方法。首先,介绍集群电动汽车参与电网调频的调度结构框架;其次,提出考虑电动汽车荷电状态的调频容量分配策略;然后,提出基于拥塞指数因子对电动汽车充放电功率进行调整的控制策略;最后,通过MATLAB/Simulink仿真进行算例分析,验证了所提控制策略的优势,结果表明：该策略可以在避免配电网拥塞的同时,保证系统频率波动不超过0.1Hz。     

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。     

考虑电动汽车可调度潜力的充电站两阶段市场投标策略

在电力市场环境下,充电站优化投标策略能降低电力成本,甚至通过售电获取收益.文中考虑了电动汽车成为柔性储荷资源的潜力,提出了日前电力市场和实时电力市场下充电站的投标策略.首先,基于闵可夫斯基加法提出了充电站内电动汽车集群模型的压缩方法,并建立了日前可调度潜力预测模型和实时可调度潜力评估模型.同时,考虑充电站间的非合作博弈,建立了电力零售市场下充电站的策略投标模型,并基于驻点法将其转化为一个广义Nash均衡问题.然后,提出了基于日前报价和实时报量的两阶段市场交易模式,并与合作投标模式、价格接受模式和集中调度模式进行对比.最后,基于一个38节点配电系统进行了仿真.仿真结果表明所提出的可调度潜力计算方法能够将电动汽车集群封装为广义储能设备,从而降低了模型的维度.基于可调度潜力的策略投标模型能够挖掘电动汽车的储荷潜力,实现电动汽车与电网的有序互动.     

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。     

考虑可控负荷的多区域电力系统分布式模型预测负荷频率控制

由于同步发电机的惯性较大,导致传统的集中式负荷频率控制模式反应不够迅速,而用户侧具有快速响应能力的可控负荷资源为系统的频率调节提供了新机遇。研究了考虑用户侧可控负荷资源主动参与系统频率调节的多区域互联电力系统分布式模型预测负荷频率控制问题。通过建立的含可控负荷的多区域互联电力系统负荷频率响应模型及自动发电控制模型,基于连续时域交替方向乘子法和分布式模型预测控制方法,提出了一种用户侧可控负荷资源主动参与的多区域互联电力系统分布式模型预测最优负荷频率控制模型。基于修改的IEEE39节点三区域互联电力系统进行仿真验证,结果表明所提考虑可控负荷的分布式模型预测控制策略可显著减少系统恢复至稳态所需的时间。分布式控制策略的控制自由度更高,增强了系统的可控性。     

计及灵活性储备的含风电多微电网系统分布式协调调控策略

高比例风电的接入和需求响应技术的应用对分布式架构下的多微电网系统有功功率动态平衡提出了更高的要求,有必要充分利用灵活性资源对系统进行协调调控.提出一种新颖的灵活性电池储备模型对多微电网系统灵活性备用容量进行评估,定义虚拟灵活性电池储备模型对风电场备用与需求响应负荷备用进行评估,充分挖掘其调频的潜在能力.在此基础上,基于一致性算法求解该模型下各微电网的功率分配,提出计及灵活性储备的含风电多微电网系统分布式协调调控策略,实现分布式架构下灵活性资源的协调优化.通过华东某地区实际数据验证了所提策略的有效性.算例结果表明,协调优化源-荷灵活性储备资源在保障风电消纳的同时,实现了分布式架构下系统的动态功率平衡.