考虑电动汽车集群的互联电网负荷频率分散预测控制

随着大量电动汽车接入互联电网,其移动的充电模式会给电网带来一定的冲击,反过来,电动汽车作为一种移动式储能单元可参与互联电网调频,但目前的研究都是集中式或分散式的V2G控制上.在电动汽车储能电池动态模型的基础上,构建含电动汽车集群的多区域互联电网负荷频率控制模型,基于广域监测系统,结合模型预测控制实现了多区域电网负荷频率广域分散预测控制.在MATLAB/Simulink中搭建三区域互联电网模型,并进行仿真分析.算例结果表明,电动汽车作为移动式储能单元参与互联电网调频,可以在短时间内平抑电网频率波动;而文中提出的广域分散预测控制方法较经典的PI控制方法,能将三区域电网的频率偏差限制在更小的范围内波动,又能较快地恢复至稳态值.     

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。     

考虑规模化电动汽车入网的电网调频控制策略

介绍了电动汽车常用的几种电池特性,建立了电动汽车电池模型。搭建了电动汽车参与电网调频的模型,分析了电网的几种运行状态,提出了电网不同运行状态下的一种基于二次调频的电动汽车调频控制策略。该控制策略根据电网的实时运行状态,同时充分考虑频繁充放电对电池寿命的影响,给出对不同电池状态电动汽车的控制策略。算例分析表明,采用电动汽车参与电网调频有助于提高频率质量,改善了系统的频率控制特性。     

各类型电动汽车集群参与系统调频的可控数量动态变化评估

目前对电动汽车参与电力系统调频的研究,通常把电动汽车作为能量储存系统参与电网互动,并未考虑其作为交通工具的主要特性。事实上,只有处于可控状态的电动汽车,才能通过电动汽车与电网互动（vehicle-to-grid, V2G）技术向电网提供频率调整辅助服务,即电动汽车参与电力系统调频。因此,要研究电动汽车如何有效响应系统调频控制信号及其对系统频率的影响,首先应研究可控电动汽车数量的动态变化情况。为此,提出了基于蒙特卡洛的电力系统调频可控电动汽车数量动态变化模拟算法,该算法可在缺乏大量电动汽车实际运行数据的情况下,计算出各时段处于可控状态的各类型电动汽车数量及可控电动汽车总数,以有效研究电动汽车对系统频率影响。最后,通过仿真结果验证了该算法的有效性和可行性。     

基于权重因子和荷电状态恢复的储能系统参与一次调频策略

电池储能可快速吞吐功率,被视为优质调频资源,但过度充放电会导致其调频能力不足。文中提出一种改善的储能系统参与一次调频效果的控制策略。首先,将储能调频死区设置在机组死区范围内,并结合电网频率特性分析储能调频死区变化对频率的影响。在此基础上,基于权重因子和荷电状态(SOC)恢复提出储能参与的一次调频策略：在频率波动超过储能调频死区时,为避免电池过度充放电提出储能调频系数计算方法,同时引入控制虚拟惯性和虚拟下垂出力比重随频率变化而调节的权重因子,进而设计了调频控制方法;在频率不超过储能调频死区时,兼顾储能恢复需求和电网承受能力,提出储能SOC恢复方法。仿真结果表明：所提策略能有效改善电网频率波动和储能SOC。     

考虑插入式电动汽车的电力系统调频控制

插入式电动汽车作为分布式可控负荷接入智能电网并参与电网调频,越来越受到关注。为了实现大规模插入式电动汽车参与电网的调频控制,借助车辆到电网(V2G)技术,实现能量在电动汽车和电网之间的流动。考虑电池的充电/放电特性,构建响应系统频率偏差的插入式电动汽车功率调整模型。在此基础上,进一步提出考虑插入式电动汽车参与调频的电力系统动态模型。最后,SIMULINK仿真结果表明该模型能够很好地响应系统频率偏差,对提高系统频率的稳定性以及实现电网的快速恢复具有重要意义。     

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。     

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。     

基于改进时间延迟环节的集群电动汽车参与电网调频的动态特性研究

电动汽车数量的增多和其快速响应功率控制指令的优势使其在电力系统调频服务中得到广泛关注,从需求响应的角度看,考虑电动汽车参与系统调频的动态特性是增加电网弹性的有效途径之一。首先介绍了集群电动汽车参与电网调频的分层分布式控制的结构框架与市场机制;其次,基于集群电动汽车的动态响应模型,建立了基于改进时间延迟环节的集群电动汽车参与电网一、二次调频的动态模型,讨论了集群电动汽车参与电网调频的时间延迟参数设置对于调频动态特性的影响。然后,提出了计及车辆限制和用户需求个体差异性的电动汽车参与电网调频的控制策略。最后,通过3个算例进行多场景定量模拟。仿真结果表明:相比于目前已有的电动汽车参与电网调频模型中参数普遍采用平均值的方法,文中所建立的一阶时滞模型更接近实际响应情况,且能抑制频率超调。