电动汽车与分布式电源协同有序控制研究-北极星输配电网

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中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室、中国科学院大学、北京电动车辆协同创新中心、国网北京市电力公司的研究人员杨冰、王丽芳等，在2015年第14期《电工技术学报》上撰文，提出一种基于分层控制的有序充电控制架构，能够与传统电网控制架构融合的基础上，实现配电网范围内电动汽车和分布式可再生电源的协同有序控制。

协同控制系统分为两层：配电网控制系统和站级控制系统。配电网控制系统以配电变压器处负荷方差最小为目标，以电动汽车总充电能量需求，充电功率为约束进行有序调度，并把调度计划上传给电网调度中心，以安排发电机出力;站级系统以实际充电曲线与调度指令误差最小为目标，以单台电动汽车和换电电池的充电电量需求为约束，进行实时有序充电控制。以北京市某地区实际数据为例，验证了协同控制系统的合理性和准确性。

近年来，随着人们对环境问题的重视，电动汽车的发展利用受到各国政府和消费者的青睐[1]，其最主要的原因在于电动汽车的节能性和低排放等优点。如果将可再生能源与电动汽车联合使用，能够进一步降低碳排放[2];然而自然情况下可再生能源具有不可控性和不确定性[3]，电动汽车接入电网会增大电网负荷峰谷差，增大网络损耗等[1,4,5]，不利于电网的稳定运行，因此有必要研究电动汽车与可再生能源协调控制问题。

目前关于电动汽车与可再生能源协调控制的研究主要有以下几个方面：1)区域电动汽车与可再生能源的协同调度[2,6];2)含有电动汽车和可再生能源的经济调度[3];3)基于微电网或分布式配电网的电动汽车与可再生能源协调控制[7-11]。

文献[2]以电网运行的负荷方差最小为目标，建立了区域电网对风电和电动汽车的协同调度模型;文献[6]中分析了电动汽车与风电协同调度对碳排放量的经济性。文献[3]分别建立风力发电出力和电动汽车充电需求的随机模型，以运行成本最小为目标建立电动汽车与风力发电协调控制的经济调度模型。

文献[10]针对电动汽车与可再生能源集成问题进行建模，提出了集成系统中电动汽车与分布式电源的协同控制方法。然而这些研究中却存在很多的不足，区域协同调度方法中仅仅从区域电网的角度分析了电动汽车与可再生能源协同控制的可行性，而没有研究如何将风电合理的分配到各配电网中;以微电网和分布式配电网为基础进行控制的方法仅仅考虑了某一配电变压器下或微电网内的有序控制方法。

另外，目前电动汽车有序充电方法仅考虑了电动汽车充电对电网的影响[12-15]，如减少配电网的网损、负荷指标、电压指标等，而很少考虑电力系统对配电网的调度，因此有序充电控制模型很难与现有的电网调度系统集成。文献[16]中提出了电网侧对电动汽车充电负荷进行调度的概念，但是仅实现了电动汽车充电站的有序充电方法，而没有给出电网侧的调度计算方法。

电动汽车和分布式电源是未来智能配电网中必不可少的负荷和电源，如何对这些元件进行合理的调度是一个至关重要的研究课题。鉴于上述研究中的不足及研究思路，本文提出一种分层有序充电控制架构，在配电网建立两层控制系统：配电系统控制系统和站级控制系统，给出了相应的控制模型，能够在与传统电网控制架构融合的基础上，实现配电网范围内电动汽车与分布式可再生电源的协同有序控制。

图1 电动汽车与分布式电源协同控制架构

结语

本文提出了一种基于配电网的电动汽车和分布式电源分层有序控制模型，能够实现配电网对电动汽车和分布式电源的协同控制，实现配电网调度系统与电力系统调度系统融合。通过仿真模拟得出以下结论：

(1)配电系统级控制系统采用以综合负荷方差最小为目标的优化模型及自适应粒子群算法，能够合理的安排控制范围内电动汽车充电计划，使得配电网公共连接母线处的负荷波动最小。

(2)站级调度系统能够根据调度指令，在满足充电需求的前提下，合理安排电动汽车及换电电池的有序充电。

(3)由于电动汽车充电能量预测误差和站级控制系统控制误差的存在，分层有序充电控制系统会有一定的误差，但是并不大。然而，在研究中没有考虑具体的配电网结线形式，因此没有考虑配电网网络损耗和负荷节点电压约束等问题，可作为进一步研究的内容。

(本文有缩减，进一步阅读请访问期刊官方网站，可免费下载全文PDF版。)

原标题：电动汽车与分布式电源协同有序控制研究

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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