规模化电动汽车参与电力系统二次调频研究综述

大规模可再生能源并入电网使电力系统频率稳定支撑能力下降,给电力系统二次调频带来新的问题与挑战,电动汽车由于集群庞大且具有准确快速的动态响应能力而成为新型调频资源。首先,对规模化电动汽车参与调频辅助服务系统框架进行总结,从可调节容量直接量化和能量可行域两方面对电动汽车集群可调节容量量化方法进行归纳;然后,从模型、方法和应用等多个角度,对电动汽车参与电力系统二次调频的日前优化调度和实时控制过程展开综述;最后,对规模化电动汽车参与电力系统二次调频未来的研究方向和关键技术进行了展望。     

需求侧响应理论在电动汽车负荷管理中的应用研究

正随着能源危机的加剧,电动汽车的普及已成为一种趋势,将对电力系统产生重大的影响,特别是规模化电动汽车负荷将给电网运行和控制带来新的挑战。当大量电动汽车在负荷高峰时充电时,将导致"峰上加峰"的现象,增大电网调峰难度;另外在配电网侧,将进一步扩大电网负荷峰谷差,造成用电高峰时段的电压偏差加剧,影响电网的电压质量。通过建立一个基于10 kV常规变电站的简单的有电动汽车负荷接入的网络模型,通过需求侧响应理论对电动汽车的充放电行为进行研究,说明通过需求侧响应手段可以减小规模化电动汽车充放电对电网的影响,降低电网运行和投资成本。     

电动汽车对电力系统的影响及其调度与控制问题

首先概述了电动汽车发展的技术、经济、环境和政策背景,简要综述了大量电动汽车广泛应用对电力系统的影响,评述了现有文献中提出的电动汽车调度与控制方法。然后就电动汽车广泛接入对电力系统所带来的经济价值评估、电动汽车调度及其优化算法、电动汽车充放电控制等问题提出了研究建议。     

大规模风电接入电力系统备用决策评述

大规模风电接入给电力系统运行带来很大不确定性,增加了系统发电调度和备用决策的难度。深入分析了大规模风电接入电力系统备用决策的影响因素。在传统确定性决策方法的基础上,重点梳理和对比计及风电影响的概率性决策方法,指出各类方法的特点及可能存在的问题。从电源侧和需求侧两个方面深入探讨了大规模风电接入电力系统的备用配置问题,指出风、火等多电源打捆和电动汽车等储能设备以及其他技术在解决备用配置问题中的应用潜力。综合大规模风电接入对电力系统生产、运行以及消费环节的影响,对传统的电力系统备用的概念进行了扩展。     

考虑电动汽车支持的电力系统恢复多目标最优策略

间歇性可再生能源和以电动汽车为代表的主动负荷广泛接入对电力系统恢复问题提出了新的挑战。现有电力系统恢复方面的研究工作尚未系统考虑电动汽车等主动负荷接入所带来的影响。在此背景下,构建了考虑电动汽车作用的多目标系统恢复方案优化模型。首先,以电动汽车充换电站为单位,分析了电动汽车在系统恢复过程中可能提供的辅助作用。其次,结合系统停电恢复需求,提出了恢复线路最少、恢复速度最快和网架电压最均衡3个系统恢复优化目标,构建了计及电动汽车辅助作用的多目标系统恢复方案优化模型。最后,以IEEE 30节点系统为例对所建立的多目标优化模型进行了验证,并分析了电动汽车对优化系统恢复方案的作用和效果。     

电动汽车负荷建模的影响因素和充电控制研究

目前电动汽车的发展应用已成为一种必然趋势,但规模化的电动汽车接网充电将会在一定程度上影响电力系统的安全稳定运行。通过详细论述电动汽车充电负荷建模的影响因素,从输配电网两个层级分析电动汽车接网充电给电网运行带来的影响,总结电动汽车规模化充电控制策略的研究思路,为电动汽车充电控制研究领域提供理论指导。     

压缩空气储能市场化 还需再接再厉

正为大幅提升电网消纳可再生能源的能力,推动电动汽车的规模化应用,大力发展储能技术已成为行业共识。近年来,在发电侧、电网侧、用户侧、微电网、通信储能、应急电源、电动汽车等领域的储能项目如雨后春笋般涌现。储能在电力系统中有着广泛应用,涵盖发电、输电、配电和终端用户等方面。当前,电力系统中的储能技术一般可分为热储能和电储能,而应用     

基于综合预测模型和蒙特卡洛的电动汽车保有量及负荷预测方法研究

电动汽车的规模化发展及其充电设施的持续性建设严重威胁电力系统的稳定性,但是目前尚缺简便有效的电动车保有量和负荷预测方法。因此,建立基于综合预测的电动汽车保有量预测模型,应用灰色预测、反向传播(BP)神经网络以及长短时记忆(LSTM)网络3种预测模型对电动汽车保有量进行预测,获得单预测模型的预测结果,并利用熵权法对单预测模型预测结果分配权重,计算得到综合预测结果。建立基于蒙特卡洛算法的电动汽车负荷预测模型,在保有量预测的基础上,模拟电动汽车电池特征参数和用户出行习惯,对电动汽车无序充电行为进行预测,形成电动汽车日负荷曲线。最后,以某市电动汽车保有量及充电负荷数据验证所提模型的有效性。算例分析表明,所提综合预测模型比单预测模型具有更高的预测精度,负荷预测结果表明规模化电动汽车并网将给电力系统带来新的挑战。     

电动汽车接入电网的影响与利用

未来电动汽车(plug-in electric vehicle,PEV)的大规模接入,将给电力系统规划和运行带来不可忽视的影响。从电动汽车充电负荷建模与仿真计算、电动汽车接入对电力系统的影响、电动汽车的充放电控制与利用3大方面,讨论电动汽车接入电网的研究现状。指出电动汽车充电负荷分析应考虑的主要因素;总结电动汽车接入对电源发展、电网运行、充电设施与配电网规划方面的影响,并分析电动汽车有序充电及与电网互动(vehicle to grid,V2G)的研究现状和应用难点。最后,对今后的研究方向进行讨论。     

电动汽车接入对电网运行的影响及经济效益综述

电动汽车的普及已成为一种趋势.电动汽车规模的不断增长,对电力系统提出了新的挑战,也提供了新的机遇.在介绍电动汽车充电负荷特征的基础上,分析了其对配电网电能质量、配电网规划及经济运行等方面的影响,总结了电动汽车接入电网在参与系统调频调压、提供旋转备用、提高系统对间歇性能源接纳能力等方面潜在的经济效益,并探讨了电动汽车接入电网的负面影响和潜在效益的评估方法.最后,讨论了存在的问题和可能的研究展望.     

基于双层优化的电动汽车充放电调度策略

大量电动汽车无序充放电会给电力系统的安全与经济运行带来严重的负面影响。为避免这一问题,引入了对电动汽车进行分层分区调度的理念,并构建了基于双层优化的可入网电动汽车充放电调度模型。在上层模型中,通过优化各电动汽车代理商在各时段的调度计划(包括充电负荷和放电出力),使系统在研究时间区间内总负荷水平的方差最小化,从而实现削峰填谷;在下层模型中,通过各电动汽车代理商对其所管辖电动汽车充放电时间的优化管理,以便与上层的调度计划尽可能一致。之后,采用AMPL/IPOPT和AMPL/CPLEX高效商业求解器对上下层问题分别进行迭代求解。最后,以包含5个电动汽车代理商的、修改的IEEE 30节点测试系统为例,说明了所提出的模型与方法的基本特征。     

含电动汽车的虚拟电厂鲁棒随机优化调度

随着电动汽车和分布式电源接入电网的比例不断提升,虚拟电厂为有效解决电动汽车、分布式电源并网提供了新思路。由于可调度充放电的电动汽车数量和分布式电源出力存在明显的不确定性,因此虚拟电厂优化调度时必须考虑这些不确定性。在此背景下,采用场景模拟技术处理风电出力的不确定性,形成经典场景。针对可调度电动汽车数量的随机性与不确定性,利用鲁棒优化方法建立了原模型的对偶模型,构建含电动汽车的虚拟电厂鲁棒随机优化调度模型。算例分析证明了所提模型具有实用性和有效性,在优化调度模型中考虑不确定性的影响,可减小实际日运行成本,提高优化策略的鲁棒性。结果表明鲁棒系数和置信水平影响了日运行成本,通过合理制定燃气轮机等常规机组的发电计划可以减小日运行成本。     

基于SCUC的可入网混合电动汽车优化调度方法

在可入网混合电动汽车(PHEV)有望规模化应用的背景下,以传统的计及安全约束的机组最优组合(SCUC)问题为基础,发展了能够容纳PHEV的电力系统优化调度数学模型。所发展的模型以保证系统安全运行为前提,兼顾了PHEV车主的经济效益与发电的碳排放成本。利用PHEV作为可移动电量储存单元的特性,将模型解耦为机组最优组合与计及交流潮流约束的充/放电计划优化2个子模型。应用混合整数规划方法和牛顿—拉夫逊潮流算法迭代求解优化问题,可以同时获取日前机组调度计划和各时段的PHEV最优接纳容量及充/放电计划等结果。最后,以6节点和IEEE 118节点2个系统为例,验证了所构建模型的正确性和有效性。     

Charging ahead

With the constant performance improvement and cost reduction of power electronics and motor drives, more efficient vehicles such as electric, hybrid electric, and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs) are becoming a reality. The commonality between all advanced vehicles is the presence of electric propulsion powered by an electric storage system. As a result, the development of adequate energy storage systems is now more important than ever. High energy density, modularity, and affordability have made batteries the technology of choice for vehicular applications. In recent years, battery technology has made great strides in improving the energy and power density. Still, a tradeoff between power and energy must be made to best meet space and weight constraints. In this article, we shed some light on this tradeoff. We also look at how batteries can be represented with equivalent circuits. Finally, we go into some detail on battery management requirements that ensure that the batteries perform as expected.     

大容量磷酸铁锂体系高功率电池的设计研究

具有橄榄石结构的磷酸铁锂正极材料以其高安全性、低成本、长循环寿命等特点广泛应用于混合动力(HEVs)汽车及插电式混合动力(PHEVs)汽车等动力电池领域。选用了磷酸铁锂(LiFePO_4)/中间相碳微球作为动力电池的正负极材料体系,探讨了电极配方、制备工艺(碳基涂层铝箔)、电解液体系及集流结构设计对电池倍率及循环性能的影响。制备50 Ah磷酸铁锂功率型动力电池,进行了电化学及安全性能测试。     

水火电力系统短期发电计划优化方法综述

水火电力系统的短期发电计划问题在电力系统的安全可靠和经济运行中发挥着越来越重要的作用，由于其本身的复杂性，很难从理论上找到全局最优解。深入探讨各种优化算法，并加以分类，详细综述各种优化方法在水火电力系统短期发电计划问题中所取得的研究成果和存在的不足之处。     

计及N-1安全准则的能量枢纽优化配置

多种能源系统通过集成和优化而形成的综合能源系统(IES)为解决能源与环境问题提供了新途径。能量枢纽(EH)作为多种能源系统的耦合环节,其设备组成与容量配置对IES的安全经济运行至关重要。在此背景下,提出了一种计及N-1安全准则的含电力系统、天然气系统和热能负荷的EH优化配置方法。首先,在EH架构下,对IES的能源耦合部分进行建模;然后,以年综合运行费用最小为目标函数,考虑能源耦合部分约束、电力系统运行约束、天然气系统运行约束和电力系统的N-1安全约束,建立了EH优化配置的混合整数二阶锥规划模型,并利用商业求解器YALMIP/GUROBI求解;最后,采用一个IES算例对所构建的优化模型与求解方法进行了说明。     

Battery energy storage technology for power systems—An overview

The penetration of renewable sources (particularly wind power) in to the power system network has been increasing in the recent years. As a result of this, there have been serious concerns over reliable and satisfactory operation of the power systems. One of the solutions being proposed to improve the reliability and performance of these systems is to integrate energy storage devices into the power system network. Further, in the present deregulated markets these storage devices could also be used to increase the profit margins of wind farm owners and even provide arbitrage. This paper discusses the present status of battery energy storage technology and methods of assessing their economic viability and impact on power system operation. Further, a discussion on the role of battery storage systems of electric hybrid vehicles in power system storage technologies had been made. Finally, the paper suggests a likely future outlook for the battery technologies and the electric hybrid vehicles in the context of power system applications.     

雷电信息分析显示终端在电力系统的应用

雷电信息分析显示终端（LIADS）是雷电定位系统的三个组成部分之一。根据雷电信息分析显示终端的特点，探讨了雷电定位分析显示终端在电力系统中的应用，提出了在电力系统中一些新的应用范围。这对充分发挥雷电信息分析显示终端的作用，提高电力系统的安全，经济，可靠运行水平，具有重要意义。     

计及安全约束的机组最优组合鲁棒优化方法

随着风电出力在电力系统中渗透率的逐步提高,其不确定性给系统安全与经济运行带来了新的问题甚至挑战。在制定电力系统运行方式和调度计划时如何确定计及安全约束的机组最优组合(security constrained unit commitment,SCUC)策略就是一个需要解决的重要课题,也是该文旨在研究的问题。具体地,首先建立基于场景生成的鲁棒优化安全约束的机组最优组合(robust security constrained unit commitment,RSCUC)模型,由此获得的鲁棒机组组合策略满足给定的置信度,对处于置信区间之外的极端场景则采取弃风或切负荷等不得已的措施来维持系统功率平衡,从而在系统运行的经济性和保守性之间合理折衷。之后,采用Benders分解法求解所建模型,将该问题分解为主问题和子问题。其中,主问题为确定性的SCUC问题;子问题则对考虑风电场出力随机变化时的系统状态进行安全性校验,若通过校验则表明所求得的SCUC策略满足鲁棒性约束,否则就生成相应的安全约束即Benders割并反馈给主问题。最后,采用修改的IEEE 39节点系统来说明所提方法的基本特征。