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。     

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。     

主动配电网源荷协调多目标阻塞调度

随着电动汽车的规模化发展,其所具备的灵活充放电时间转移能力,使得电动汽车充放电秩序的选择成为影响主动配电网出现负荷尖峰的一个重要因素,大量电动汽车无序集中用电,甚至会引起网络阻塞。文中基于中国电力市场的实际情形,结合电动汽车群充放电的柔性与主动配电网中可控分布式电源发电出力的灵活性,将电动汽车群、可控分布式电源,以及从大电网的购电量作为调度对象,以电动汽车群充放电费用最少和系统发电成本最低为目标,提出一种充放电服务费调整策略下的主动配电网源荷协调多目标阻塞调度模型。算例验证表明,所提出的阻塞调度策略可降低系统阻塞效应、提高电网运行安全性和经济性。     

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。     

电动汽车充放电决策模型及电价的影响分析

以电动汽车运营收益最大化为目标,以满足电动汽车动力电池充放电容量及电动汽车行程需求为约束条件,构造了一个电动汽车充放电收益最大化模型,该模型表示电动汽车充放电决策。以2009年美国家庭出行调查为依据,根据用户出行规律,采用蒙特卡洛模拟法模拟用户行程需求,对电动汽车充放电运行的经济效益以及充电负荷分布进行仿真计算和分析。研究结果表明,所提出的模型可以表示电动汽车响应电价的能力,利用该模型还研究了实时电价对含电动汽车接入电网功能的电动汽车充放电电量分布及电动汽车运行成本的影响,揭示了实时电价机制为了更好地促进充放电电量的合理分布需要动态调整的特点,以及电动汽车接入电网功能可以显著减少电动汽车的运行成本,且存在较大的经济空间组织充电运营商的特点。电动汽车电池存储作用值得进一步开发。     

交通–配电网耦合下电动汽车集群可调控裕度及优化运行策略

规模化电动汽车接入电网在各时段均存在一定可调控潜力,可通过充放电优化运行的方式调控电动汽车集群参与电网需求响应,提升配电网充裕水平。提出了一种交通–配电网耦合模式下的电动汽车集群可调控裕度及优化运行策略,利用挖掘出的灵活性对配电网可靠性进行提升。首先建立交通–配电网耦合系统,模拟用户状态参数变化得到日内电动汽车用户初始充电负荷时空分布。以电量–时间响应裕度指标为依据将各节点入网电动汽车聚类为充电集群,可延迟充电集群和放电能力集群。之后根据交通–配电网耦合关系分析得到各配电网节点的动态可调控裕度,进而实现对各节点电动汽车集群参与响应的协同优化调控。仿真结果表明,基于交通–配电网耦合下电动汽车集群可调控裕度所提的优化运行策略可在兼顾用户出行的同时提升电网可靠性。     

规模化电动汽车接入主动配电网研究进展综述

随着电动汽车的快速发展,规模化电动汽车接入主动配电网会产生极大的扰动,如何维持及增强电网稳定性具有重要意义。详细阐述了国内外规模化电动汽车接入主动配电网的研究进度,基于电能质量、电网调频、电压稳定性、配电网经济性4个方面进行评述,并对我国电动汽车规模化入网的发展提出可行性建议。     

电动汽车参与电网AGC的充放电优化控制研究

电动汽车的大规模接入对电网的稳定与控制带来了新的挑战。电动汽车接入电网,可作为分布式储能单元与传统AGC机组相协调配合,可有效协助电网调频和实现节能减排。在现有研究基础之上,考虑电池荷电状态对电池最大充放电功率的影响、电池寿命及电动汽车用户行驶需求,以及SOC对电池最大充/放电功率的影响。文章首先阐述了电动汽车参与电网AGC的控制体系结构与充放电控制方案。其次,探讨了多电动车参与电网AGC的充放电过程的功率分配的协调问题、解决方案及相关约束条件的建立。最后对电动汽车参与两区域互联电网的AGC进行了模拟仿真。仿真结果表明:通过文章所提方法,能够实现电动汽车合理的功率分配和有效的利用,以更好的提高系统稳定性和实现节能减排。     

V2G模式下电动汽车平抑负荷波动的优化策略

在V2G（Vehicle to Grid）模式下,电动汽车与电网能够实现功率的双向流动。当电动汽车大规模应用时,可以利用其充放电功能,平抑电网的负荷波动。在电动汽车规模化应用的前提下,对电动汽车进行分类,将私有类电动汽车作为研究目标,建立其1天内的功率模型,提出了基于改进粒子群算法的电动汽车优化调度策略,能有效抑制电网的负荷波动。     

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。     

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。     

考虑电网运行状态的电动汽车充放储一体化充换电站充放电控制策略

电动汽车充放储一体化充换电站作为区域性有源电站,通过合理的充放电控制策略,可以为电网提供削峰填谷的作用。根据电网状态和一体化充换电站与电网之间的能量流信息,结合换电站和梯次站的储能水平,对换电站、梯次站和电网之间的能量流动进行合理调控。将换电站和梯次站内电池组分成若干部分,结合电网实时负荷水平,提出一种新型的充放电控制策略,从而在保证换电站内满电状态电池组数量的前提下,为电网提供增值服务。所提充放电控制策略考虑电池的使用寿命,合理安排电池组在一个周期内的充放电功率。实际算例的分析结果表明,一体化充换电站在保证电池组使用寿命和满足自身良好运行工况的前提下,可为电网提供削峰填谷的服务。     

电动汽车入网一次调频控制策略研究

针对电动汽车维持电池能量和补给能量2种行为,分别提出了电动汽车入网一次调频控制策略,即维持电池能量调频控制和电池计划充电调频控制。用椭圆函数构建电视荷电状态与充/放电下垂之间的函数关系,实现维持电池能量和频率下垂控制。根据用户充电需求和电池荷电状态,实时修正计划充电功率,满足用户充电需求。最后,在2区域互联电网模型上进行仿真实验,仿真结果验证了所提出控制策略的有效性。     

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。     

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。     

融合路网-电网信息的电动汽车充放电行为引导与调控策略

在智慧城市理念快速发展的背景下,电动汽车（EV）无引导的出行与无序的充放电行为影响着电力-交通耦合网络的安全高效运行。针对此问题,提出一种融合路网-电网信息的EV充放电行为引导与调控两阶段优化策略。首先,分析电力-交通耦合网络的交互影响因素和方式,提出EV充放电出行路径引导和调控架构;其次,提出融合路网-电网信息的EV充放电出行决策电价动态更新策略,并建立计及用户时间-经济成本的EV充放电出行路径决策优化模型;然后,兼顾多方主体利益,建立EV充放电调控模型;最后,仿真结果表明,所提策略能够综合考虑路网和电网实时运行状态,充分挖掘EV在路径引导与充放电调控过程中的可调潜力,实现系统协调运行和多方共赢。