基于SOC的电动汽车参与电网调频控制策略研究

大量电动汽车无序接入电网会给电力系统安全稳定运行带来危害。利用汽车入网技术,电动汽车接入电网参与系统调频,但用户出行需求、电池损耗会受到影响。基于此,首先分析了电动汽车动力电池特性,建立了电动汽车参与系统调频模型,通过分析电动汽车动力电池荷电状态概率密度分布,提出考虑电池荷电状态的电动汽车参与系统调频控制策略。最后,模拟了以平抑电网频率波动为目标的电动汽车充放电场景,根据电池荷电状态,基于所提控制策略通Matlab/Simulink仿真,验证了电动汽车参与系统调频实际效果。     

考虑源荷特性的双馈风电机组动态减载协同调频控制

为使双馈风电机组(doubly fed induction generator, DFIG)的有功输出能响应电网频率的变化,有效参与电网频率调节,提高风电系统的稳定性,文中分析了虚拟惯性控制、下垂控制以及减载控制的基本原理,探究了相关参数对风电并网系统频率特性的影响。在此基础上,提出一种考虑系统源荷特性的动态减载协同调频控制策略。该策略结合源荷扰动情况实现减载率修正,通过MATLAB/SIMULINK仿真验证表明：当负荷波动时,该控制策略相较于固定减载调频使含风电系统在不同风速下的频率稳定性有了显著提高。     

考虑储能调频死区与荷电状态的一次调频策略

为更好改善电网频率特性,发挥储能电池辅助调频作用及快速响应优势,提出考虑储能调频死区和荷电状态(State of Charge,SOC)的电网一次调频自适应控制策略。基于对电网幅频特性的分析,设置储能调频死区小于传统机组调频死区,使储能先于传统机组快速响应负荷扰动,有效平抑频率波动。通过分析虚拟惯性控制在一次调频过程中的出力特点,提出正反向虚拟惯性控制,使储能在整个调频过程中出力方向始终与频率恢复方向一致,降低频率恶化速度,促进频率恢复。在此基础上,提出储能电池综合控制方法：在传统机组调频死区内,储能采用下垂控制；传统机组参与调频后,储能采用下垂与正反向虚拟惯性相结合的控制方式,并根据频率偏差和SOC实时调整二者的控制系数及出力比重,有效避免电池过充过放。最后在MATLAB/Simulink平台搭建含储能的区域电网一次调频模型,在不同工况下仿真验证了所提策略的有效性。     

快速响应储能参与一次调频的控制策略

当前电网频率安全问题凸显,利用快速响应储能进行一次调频,是确保新形态下电网频率安全问题的有效措施。该文提出一种快速响应储能参与一次调频的控制策略,核心思路是基于期望实现的频率动态曲线来设计系统综合调频过程的传递函数,基于总的传递函数确定储能传递函数,并通过优化参数降低对储能容量的要求。该策略不再局限于综合惯量控制的框架,具有很强的通用性。以频率跌落曲线无超调作为预期目标,在一个简化系统中采用本文提出的控制策略使系统的最大频差最小,验证了该策略相比综合惯量控制策略能够大幅改善频率响应特性。     

一种平抑光伏和负荷波动的电动汽车有序充放电策略

为限制光伏和负荷波动对电网造成的不利影响,本文提出一种电动汽车有序充放电策略以平抑电力系统净负荷曲线的波动。通过分析电动汽车行驶特性与充放电特性,将具有随机行驶行为的电动汽车可用充放电容量作为快速响应的可调度负荷,参与平抑负荷和光伏发电系统出力的随机波动,构建了电动汽车有序充放电策略。算例表明该方法能够有效提升电力系统净负荷平稳性,提高电网接纳光伏发电的能力。     

采用模糊规则的风机超速区 变参数综合惯性控制方法

对风机参与电力系统调频的控制策略进行研究,提出一种基于模糊规则的风机超速区变参数综合惯性控制方法.首先,分析风机传统综合惯性控制方法,针对电网频率的二次跌落问题,对风机超速状态下的惯性响应特性进行研究,使风机具有更好的转速恢复能力;然后,针对风机实际运行状态与惯性控制系统参数间的动态匹配问题,以频率差值和频率变化率为考量标准,制定模糊规则,实现风机惯性控制更优的动态响应,并进一步减小电网频率的二次跌落.仿真实验表明:文中方法具有可行性和有效性.     

基于电价响应模型的电动汽车充电优化策略

大量的电动汽车接入电网充电需要考虑经济效益和系统稳定性的影响,为了减少由于电动汽车的无序充电对配电网负荷引起的较大波动,提出了一种基于电价响应和电网激励的电动汽车有序充电优化策略。首先,在充分考虑用户的充电需求和电网安全运行的基础上,以负荷最小峰谷差为目标函数,采用遗传算法求取峰谷时段电动汽车充电数量最优解;其次,构建了电动汽车峰谷电价优化模型,建立了电动汽车充电数量与峰谷电价之间的关系,实现了电动汽车充电价格的最优定价机制;最后,考虑到充电站运营商实施分时电价前后的总收益不受损害,引入了电网公司为减少负荷峰谷差而给出的激励机制。通过对算例的分析,提出了基于电价引导的电动汽车有序充电策略,在降低了运营商的购电成本和用户充电成本的同时,实现了系统负荷削峰填谷的目的,验证了所提控制策略在节约能源方面具有有效性和合理性。     

电网一次调频特性分析与优化控制策略研究

本文对电网及机组的一次调频特性进行了研究,利用电网-发电机组模型分析了系统频率变化引起的并列运行机组输出功率变化的关系及发电机组一次调频动作原理,提出了提高机组一次调频动作特性的改进控制策略。在某300MW机组实际应用的结果表明,基于发电机组模型分析所提出的控制策略提高了机组一次调频动作的准确性,取得了良好的效果,对其他机组改善一次调频性能具有一定的参考价值。     

抽水蓄能电站区域负荷频率控制

针对电网规模的日益扩大,区域内电站的组成结构越来越多样化,非线性环节对电网调频的影响日渐突出这一现状,建立了考虑死区和发电速度限制等非线性条件下的两区域负荷频率控制模型以及抽水蓄能电站的两段式模型,并将抽水蓄能电站加入区域负荷频率控制模型中.设计了一个模糊逻辑控制器,并与传统的积分控制器进行比较.仿真结果表明,模糊逻辑控制器具有更好的矫正性能,改善了二次调频的动态响应,提高了控制效果;加入抽水蓄能电站后,电网频率恢复速率加快,调频能力得到很大提高.     

基于V2G的电动汽车有序充放电控制策略

大规模电动汽车作为移动存储的电力负荷,其无序充电行为将会导致电网出现负荷峰谷差加大、负荷率降低等问题。文中分别从电网侧和用户侧的角度,研究基于车网互动(V2G,vehicle to grid)的电动汽车有序充放电控制策略。在电网侧以负荷曲线均方差最小为目标函数,在用户侧以电动汽车用户参与V2G获得的经济收益最大化为目标函数,并且考虑到电动汽车实际充放电功率、可用容量及用户日常设置等约束条件,采用粒子群优化算法进行仿真求解。分别以重庆2020年、2025年和2030年电动汽车有序充放电为例,对电动汽车在电网侧和用户侧的有序充放电进行优化控制仿真分析。算例结果表明,所提出的电网侧和用户侧电动汽车有序充放电优化控制模型能有效降低负荷峰谷差、平滑负荷曲线并为参与V2G服务的用户带来经济收益。     

基于权重的居住区配电网下动态功率分配策略

大规模电动汽车的随机接入将导致小区配电网超出安全限制容量。如何利用可用的电力资源为电动汽车进行功率公平分配,降低电网运行风险是一个重要问题。为此提出了一种基于权重的居住区配电网下的电动汽车动态功率分配策略。基于电动汽车各项申报信息和小区电网状态,将电动汽车的已充电时长、停留时长及荷电状态作为评价指标,利用熵权法确定电动汽车充电权重;并结合加权最大最小公平分配算法,根据充电权重对小区随时变化的可用负荷进行公平分配。通过蒙特卡洛模拟的MATLAB仿真验证策略的有效性。仿真结果表明策略能依据小区实时负荷曲线,最大化利用可用电能去动态适应快速变化的充电需求,有效提升了电网和用户满意度。     

居民区电动汽车有序充放电控制策略

针对目前居民区配电装置额定容量不能满足大量电动汽车充电需求的问题,提出了一种考虑充放电接入退出随机性的电动汽车有序充放电控制策略.该策略以峰谷分时电价为背景,使电动汽车在负荷高峰时段向电网馈电、在负荷低谷时段充电以实现削峰填谷,并在充放电起始和结束时刻进行一定的随机性处理,使得负荷曲线更加平滑,避免总负荷瞬时突变.最后通过时序仿真验证了有序充放电控制策略的有效性.     

可变速抽水蓄能发电技术的应用与进展

 可变速抽水蓄能可成为电网负荷频率控制、平衡可再生能源发电出力波动的有效手段。论文在介绍可变速抽水蓄能整体结构的基础上,重点介绍了交交方式和交直交方式变频励磁单元的拓扑和构成。说明了交交方式具有器件少、可靠性高、易于大容量化等优点,但存在频率只能整数倍减小、无法实现大范围连续调节、响应速度较慢等缺点。而交直交方式具有频率可大范围连续调节、响应速度较快等特点,其性价比呈快速上升趋势。分析了机组在发电方式和电动方式时运行的变速原理和调节过程。通过发电出力与转速的关系曲线说明通过转速控制实现最佳出力的过程。通过泵类负荷输入功率与转速的关系,描述了电动方式下调节转速对电网功率调节的作用。综合考虑能量平衡、波动负荷与可再生能源发电出力跟踪控制及电压稳定控制的需求,形成参考功率。在此基础上,采用d-q解耦方法实现可变速机组有功与无功功率的控制。最后,通过电网功率调节、电压波动控制及风电功率波动抑制示例,阐述了可变速机组对电网运行的控制作用。     

电动汽车有序充放电分群调度策略

为解决大规模电动汽车无序入网会给配电网安全稳定运行带来一系列不良影响问题,提出了车联网(vehicle to grid,V2G)模式下电动汽车有序充放电实时响应分群调度策略.从日前-日内多时间尺度出发,充分计及车主响应意愿及响应能力,对电动汽车集群进行细致划分.针对每个调度时段,综合考虑电网、电池、车主等约束条件,建立电动汽车有序充放电优化模型.模型分为上、下两层求取电动汽车充放电调度计划:上层以调度时间区间内的配电网方差负荷曲线最小为目标,求取当前时段集群总的充放电功率;下层以电动汽车车主费用最低为目标,求取单辆电动汽车的充放电计划.通过算例仿真,验证所提模型的有效性.     

由光伏直接供电的电动汽车无线充电系统控制策略

为提升光伏发电的就地消纳能力,弥补电动汽车有线充电存在的弊端,通过提出一种含电动汽车无线充电的直流微网拓扑结构,研究了由光伏直接向电动汽车供电的控制方法。该拓扑以光伏发电系统为基础,新增了以蓄电池、超级电容器组成的混合储能模块,光伏系统在为充电站自身负荷供电的同时,向电动汽车供电,对系统中各部分进行优化并提出相应控制策略。Simulink仿真与实验结果表明:混合储能模块可有效平抑光伏输出功率的波动;磁耦合谐振式无线电能传输方式可提高电动汽车充电效果;在保证电动汽车稳定充电的基础上促进了光伏消纳。验证了所提拓扑的可行性与控制策略的有效性。     

基于实时电价的含电动汽车微电网两阶段优化调度

为解决大量电动汽车无序充电对微电网负荷曲线产生新的峰值或峰上加峰等现象,提出了V2G(vehicle to grid)下两阶段优化方法,第一阶段考虑实时电价的前提下以满足用户充电需求为目标建立电动汽车有序充放电模型,第二阶段以微电网综合成本最低和微电网出力波动最小为目标,确定电动汽车有序充放电功率。为了解决多目标优化的问题,本文采用改进型多目标粒子群算法（IMPSO）。为验证本文方法的有效性,用蒙特卡洛法模拟某微电网内电动汽车的充电需求后采用本文方法优化,结果证明本文调度方法降低微电网经济成本和出力波动的同时,降低了用户成本。     

基于ARIMA模型的居民区电动汽车负载特性分析

随着电动汽车规模的日益扩大和居民区充电设施的逐渐完善,大量电动汽车的充电行为将给居民区电网负荷带来较大影响。本文在电动汽车充电特性研究的基础上,提出了一种基于自回归求和滑动平均(ARIMA)模型的面向居民区的电动汽车负载特性分析方法,通过构建多辆电动汽车的总耗电模型,较好地预测了电动汽车总体充电需求,进而实现对居民区变压器容量的合理配置。最后选取若干具有代表性的小区,测试分析了电动汽车接入前后的台区负载变化情况,验证了所提方法的有效性。     

含分布式电源和电动汽车的配电网可靠性评估

针对目前大规模分布式电源和电动汽车接入配电网后,给配电网可靠性带来一定影响的问题,提出了一种含有分布式电源和电动汽车的新型配电网的可靠性评估方法。首先,考虑到风光出力的不确定性和相关性,选择拟合性最优的Frank-Copula函数,建立了风光联合出力概率模型。其次,分析了电动汽车用户行为特征,提出了基于动态分时电价的电动汽车有序充放电控制策略。最后,基于改进IEEE-RBTS Bus6测试系统的主馈线F4,对系统的可靠性指标进行计算分析,结果表明所提的风光联合出力模型和有序充放电控制策略可以有效降低对配电网可靠性的影响。