智能电网环境下家庭能源管理系统优化调度算法

在智能电网环境下,提出了一种家庭能源管理系统框架和优化调度算法。根据室外温度预测值、可再生能源功率输出预测值、日前电价信号和用户偏好,算法对可调度用电负载、电动汽车、储能系统的运行进行优化调度从而最小化用户用电费用。算法考虑了电动汽车在高电价时段通过V2H(vehicle to home, V2H)功能向负载供电的情形,采用情景分析法处理室外温度和可再生能源功率输出预测的不确定性。通过仿真实验验证了算法性能,结果表明与只对负载或家庭能源管理系统部分组成部件进行优化调度的算法相比,所提算法显著降低了用电费用。     

新能源电动汽车参与电网频率控制研究

随着电动汽车的商业化,电动汽车与电网相连V2G（vehicle to grid）之间的影响也受到关注。电动汽车配备的大容量储能装置可以很好的作为电网的分布式储能设备。提出通过电动汽车互联到电网,来解决新能源并入电网引起的频率波动问题。将处于闲置状态的电动汽车聚合在一起,对大规模电动汽车采取预设智能充放电控制,通过充电桩对电网进行双向功率传输,以此来对电网频率偏移进行抑制。通过仿真分析,当电动汽车达到一定规模时,充分利用电动汽车的储能特性可以有效缓解区域电网的频率偏移。     

基于智能电网的动态经济调度研究

智能电网中大规模电动汽车(plug-in hybrid electricvehicle,PHEV)和可再生能源(renewable energy resource,RES)发电的接入,使得电网由传统的自上而下的集中控制转变为分布式控制,潮流也从单一流动转变为双向流动,直接影响传统发电机组的功率输出。电动汽车能够向电网提供辅助服务(vehicle to grid,V2G),改变了传统经济调度单一的发电商利益模式。车主充电行为的随机性和可再生能源发电的间歇性也加大了对电网调节能力的要求。为此文章构建了基于智能电网的动态经济调度模型,该模型包含电动汽车和可再生能源发电,以发电成本(含电动汽车入网服务成本)和车主充电成本最低、环境污染最小和等效负荷率最高为优化目标,在满足用电需求的前提下,动态调节电动汽车充放电时间和功率,匹配负荷和可再生能源发电波动。最后以10机组系统为例对该模型进行了分析,证明了所提模型的合理性和有效性。     

基于B2G模式下电动汽车参与电网互动运行策略

V2G（vehicle to grid）是目前电动汽车参与电网互动的主要模式,但也存在很多问题,影响电动汽车进一步发展。相较之下,B2G（battery to grid）模式解决了V2G模式下模型庞大繁复,难以控制的问题。提出了一种基于B2G模式下的电动汽车参与电网互动策略,以申报用电调整计划的方式,根据电站实时运行状态,以电站运行经济效益最大化为目标,求解最优用电调整计划,从而达到互动效果。通过银川某电站的示范运行,证明该策略具有可操作性,可以带来良好的经济效益。     

考虑电动汽车的主动配电网储能优化配置

针对未来电动汽车规模化运行及可再生能源发电的间歇性给主动配电网带来了的诸多问题,提出考虑电动汽车充放电的主动配电网储能优化配置模型,以主动配电网的经济运行成本最小为导向,加入经济补偿费用以鼓励用户参与主动配电网的经济调度,在电动汽车的3种运行模式即随机充电、有序充电、与电网互动(vehicle to grid,V2G)运行模式下,通过改进粒子群算法求解得到电池储能装置的最优位置、容量及额定功率,用改造的IEEE 33作为算例模型来验证算法及模型的合理性。     

特约主编寄语

正多能源系统不是一个新概念。不过,随着电转气(power to gas,P2G)技术和电动汽车(electric vehicle,EV)向电力系统反向送电(vehicle to grid,V2G)技术的发展,多能源系统被赋予了新的内涵,电力系统、天然气系统和电气化智能交通系统等形成了可以闭环运行的网络,即多能闭环集成运行网络或能源互联网。能源互联网的发展,可以推动分布式可再生能源的大规模利用以及用户更广泛和深入地参与系统运行,为多能源系统的协同规划与经济运行提供了新的平台,从而改变能源利用模     

电动汽车与电网互动双向电能检测系统研究

通过V2G技术,不仅可以缓解可再生能源引起的电网波动问题,提高电网效率,还可以为电动汽车用户创造收益。因此,V2G(Vehicle to Grid)技术正受到人们的广泛关注,介绍了V2G的意义和系统结构,并简要介绍了电动汽车连接智能电网的两种新型的互动充电策略:分散式互动策略和集中式互动策略。重点介绍了V2G技术中电动汽车与电网互动双向电能检测系统的设计。该检测系统利用了Cirrus Logic公司推出的电能计量专用芯片CS5460A,具有采集数据准确,控制性能灵活且性价比高的优点,适用于V2G系统中的双向电能检测,很好的弥补了市场上直流电能检测设备的不足。     

计及电动公交车V2 G响应的区域综合能源系统两阶段优化调度

针对高渗透可再生能源与电动公交车接入系统带来的弃风弃光及总用电负荷波动问题,提出了一种考虑电动公交车“车到网”（vehicle to grid, V2G）响应的区域综合能源系统两阶段优化调度方法。首先,考虑电动公交车运营计划,将电动公交车集群V2G响应嵌入到区域综合能源系统优化调度之中,形成以整个系统总运行成本最小为目标的第一阶段调度策略;然后,第二阶段调度模型在第一阶段优化结果的基础上,以系统中所有用电设备产生的总电负荷波动率最小为目标,进一步优化各设备调度计划和能源交互策略;最后,对比分析4种场景下电动公交车集群与各能源设备协调调度的结果,仿真表明所提模型能够提高区域综合能源系统的风光消纳能力和运行经济性,同时减小系统的总用电负荷波动,验证了该调度方法的有效性。     

含可再生能源与CAES电站的电热综合能源系统调度策略

考虑电动汽车（electric vehicle)及可再生能源不断并入综合能源系统,导致整个综合能源系统不确定性加大,进而产生能源利用不充分问题,提出含可再生能源与压缩空气储能（compressed air energy storage,CAES）电站的电热综合能源系统调度策略。根据电力负荷需求大小划分为2种调度模式,在能源端与储能端利用CAES与光热电站联合运行方式(solar and compressed air energy storage,S-CAES)增强电网与热网之间的耦合,实现不同能源之间的高效转换与利用;在负荷端将EV负荷按照其可控性分为有序、无序EV负荷,针对不同的模式给出S-CAES不同的运行功能并给出不同的优化调度模型。最后利用Matlab分别在不同负荷模式下进行仿真分析,与传统调度策略进行对比,仿真结果验证了所提策略在增加可再生能源消纳和减小综合成本等方面的有效性和优越性。     

计及电动公交车V2 G响应的区域综合能源系统两阶段优化调度

针对高渗透可再生能源与电动公交车接入系统带来的弃风弃光及总用电负荷波动问题,提出了一种考虑电动公交车“车到网”（vehicle to grid, V2G）响应的区域综合能源系统两阶段优化调度方法。首先,考虑电动公交车运营计划,将电动公交车集群V2G响应嵌入到区域综合能源系统优化调度之中,形成以整个系统总运行成本最小为目标的第一阶段调度策略;然后,第二阶段调度模型在第一阶段优化结果的基础上,以系统中所有用电设备产生的总电负荷波动率最小为目标,进一步优化各设备调度计划和能源交互策略;最后,对比分析4种场景下电动公交车集群与各能源设备协调调度的结果,仿真表明所提模型能够提高区域综合能源系统的风光消纳能力和运行经济性,同时减小系统的总用电负荷波动,验证了该调度方法的有效性。     

车网互联（V2G）支持高峰电力的技术经济分析

针对城市高峰电力负荷大、持续时间短的特点,采用车网互联（V2G）模式,通过电动车集群晚间低谷充电,白天停驶时反馈给电网以支持高峰电力负荷,有利于城市电网削峰填谷,并提高能源利用效率。以带有30 kW·h动力电池的电动车集群集中放电来支持上海地区12 h的800 MW高峰电力为例,通过V2G模式中成本和收益的经济核算,发现电动车主和电网企业都能从V2G模式中受益。与风能、太阳能一样,V2G模式是一种节能、环保、可持续发展的模式。     

电动汽车与智能电网从V2G到B2G的全新结合模式

有关电动汽车的多数研究中,均将电动汽车与其动力电池一体化看待,因此将电动汽车的移动、分散和分布式决策等属性等同于电池的属性,因而诞生了V2G的概念及其诸多的复杂问题。通过将电动汽车与动力电池进行资产关系解耦,进而实现电动汽车动力服务与电池向电网充放电的时间地点的双重解耦,使建设大型集中储能充电站成为可能。在此基础上,V2G的概念被扩展为B2G,从而揭示了电池与电网交互能量的本质。论述了从V2G向B2G发展的必要性和先进性,同时也探讨了实现B2G所面临的运营、管理和技术等方面的挑战及其可能的解决方法,展示了发展B2G技术对于智能电网的美好前景。     

基于V2G技术的电动汽车实时调度策略

随着电动汽车逐渐普及,其对电网的影响也不断扩大。为加强电动汽车与电网间协作,充分利用电动汽车在电网能量调度中的高度灵活性,提出一种基于V2G技术的电动汽车实时调度策略。首先以降低充电成本和网损成本为目标,建立电动汽车调度模型。然后通过构建网损灵敏度指标分析电网节点性能,基于电网负荷制定分时电价,通过潮流计算和凸优化算法实时求解得到电动汽车充放电策略。最后以IEEE 33节点配电网为例验证了所提策略可以有效降低充电成本与网损成本,同时分析了电动汽车渗透率、V2G占比对车网协作效果的影响。     

电动汽车V2G技术综述

目前,汽车到电网(Vehicle to Grid,V2G)技术正受到人们的广泛关注,这是因为通过V2G,电网效率低以及可再生能源波动的问题不仅可以得到很大程度的缓解,还可以为电动车用户创造收益。本文首先给出了V2G的概念及其可行性评估情况,其次根据应用对象的不同将V2G的实现方法分成四类,综述了V2G涉及的关键问题:智能调度、智能充放电管理、双向充电器以及V2G运行对电池的影响,并且介绍了国内的相关研究情况。最后对V2G涉及的各项先进技术及发展趋势进行总结,并结合我国具体国情提出了相关建议。     

基于虚拟同步策略的电动汽车V2G技术在多能互补系统中的研究及应用

为解决大规模电动汽车单向充电造成的电网冲击和线路负荷过重问题,开展了电动汽车V2G技术在多能互补系统中的应用研究。首先,对比分析了多种典型的多能互补系统拓扑结构的技术优缺点,在基于共交流母线的多能互补系统中应用V2G技术。其次,提出基于虚拟同步机的V2G自主有功-无功控制策略,优化设计虚拟惯量、阻尼系数等关键参数,模拟传统发电机组的机电暂态特性,实现系统自主调压调频,解决光伏发电的间歇性和随机性带来的电网指标波动问题。然后,搭建了典型的多能互补系统,并进行仿真验证。结果表明,基于虚拟同步机的V2G设备能主动跟踪并网点频率、电压变化,及时提供有功、无功功率支撑,有效保障电网运行的稳定性。最后,研制了基于虚拟同步策略的500 kW大功率V2G设备,并在示范项目中成功应用,验证了所提方法的有效性。     

电动汽车参与电网调峰的分析研究

将电动汽车作为可移动储能元件并入电网,进行统一的管理和调度,在电网负荷低谷期充电,在负荷高峰期进行放电,可对电网进行调峰,拉平负荷曲线。提出一种电动汽车与电网互联V2G模型,及其参与电网调峰的分析模型,以分析电动汽车参与电网调峰的效果。该模型通过将每天的负荷曲线分段,按照电动汽车的所存储的能量和负荷曲线,采用粒子群寻优算法对其充放电时间进行优化计算。通过仿真实验分析,本文所提出的控制模型对电网调峰分析有良好的效果,可用于将来电动汽车并网控制的分析。     

装甲车辆新型电源管理系统研究

装甲车辆电源管理系统作为全车电气电子系统的能量分配枢纽,其性能直接影响各系统工作和车辆性能的发挥。装甲车辆传统配电方式存在供电品质差,自动化程度低,负载管理控制困难,电磁干扰严重等问题,难以满足系统要求。针对某型装甲车辆,设计了一种新型电源管理系统,分析了系统中电子开关设计与“软开关”控制、“热备份”控制、负载管理控制以及系统可靠性设计等关键技术,改善了系统供电品质、电磁兼容性和负载管理控制能力,为装甲车辆电源管理提供了一种可行的方案。     

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.     

基于储能实时修正双环控制的微电网能量管理方法

提升各类可再生能源(RES)高效并网发电是应对全球环境恶化、能源短缺的有效方法。但各类能源的出力特性不同,如何有效分配使用各类能源是目前微电网需要解决的主要问题。针对此问题,采用冷热电联产(CCHP)与储能系统相结合的运行方式,利用优化算法分层控制微型燃气轮机出力和储能系统的充放电功率,综合协调光伏、风电、微型燃气轮机输出和用户负荷需求,解决能源出力和负荷需求分布不对等问题,实现RES高效使用。其中,针对储能系统充放电控制,提出一种基于预测数据实时修正的能量管理方法,可以减小预测误差对储能系统充放电控制的干扰,提高能量管控的灵活性。实测数据试验结果显示,与固定阈值法和自适应算法相比,所提算法在充分利用各类能源基础上有效起到了削减负荷峰值的作用,减小冲击负荷对电网的影响,实现了能源的经济、优化利用。