V2G参与电网调峰和调频控制策略研究

电动汽车技术和电池技术的发展以及如今电网对储能装置的迫切需求,越来越多的国内外学者开始关注V2G技术的发展。V2G技术是电动汽车在受控状态下实现与电网信息和能量的双向交换的一种新型技术,强调的是电动车电池除了从电网吸收能量外,必要的时候可以将电池能量反馈给电网。V2G系统是集电力电子、通信、调度和计量、负荷需求管理等众多技术于一体的高端综合应用系统,它体现的是电动汽车电池的储能作用。电动汽车的规模化发展和应用,灵活控制电池的充放电持续时间和充放电功率可以调节电网峰谷差,降低电网传统调峰、调频的备用容量,还有利于电网大量吸纳可再生能源发电量,从而提高了电网运行的有效性、稳定性和经济性。 随着电网负荷的快速发展,电网峰谷差逐年增大,电网调峰压力越来越大。如今大力开发和利用新能源的发展战略进一步加大了各电网的调峰和调频的难度。V2G技术给未来电网的调峰和调频问题开辟了新思路。 本文首先介绍了V2G的概念,针对电动汽车数量大个体容量小的特点,提出了分散接入,集中控制的理念。但是,使电网调度与大量的电动汽车通信并发送控制指令显然是不相匹配的,为此引入电动汽车控制中心以管理和控制庞大的、分散的电动汽车,并作为一个可控的储能单元与电网调度通信,完成相关功能。基于这种商业模式,给出了分层控制的方式,包括电网调度控制层和电动汽车控制中心控制层。 然后在分析了传统电网调峰和调频方式及电动汽车参与电网调峰和调频的可行性和优势的基础上,重点研究了电动汽车实现电网调峰和调频功能的充放电控制策略。针对调峰控制策略,本文分别提出了以平抑负荷曲线和完成调度计划为目标,综合考虑电动汽车充放电功率、电池容量、可用时间及用户设置等约束条件建立数学模型,采用粒子群优化算法对电动汽车充放电功率进行优化。针对标准粒子群优化算法处理高维问题过早局部收敛的缺陷,提出了基于子矢量的改进型粒子群算法,在保证算法搜索到空间中每个区域的同时,将搜索空间分解为若干低维小空间进行搜索,避免了早熟问题,并通过实际算例证明了其有效性。针对调频控制策略,本文分别从电动汽车参与一次调频和二次调频两方面制定了相应的充放电控制策略。对于一次调频,控制电动汽车变流器模仿传统发电机调速器实现有差频率调节；对于二次调频,控制电动汽车响应系统区域偏差信号,完成频率动态调节。 为了鼓励电动汽车用户积极参与V2G,应该给用户一定的利益空间,电力系统可以通过合理的电价机制或补偿方式吸引用户。