基于微网的电动汽车与电网互动技术

孙丽

摘 要：国家大力倡导节能减排的理念，有利于创建出良好的生态环境。电动汽车可以为人们出行提供方便，但是其无序充放电行为给电网的正常运行造成影响，必须进行有效的管理。文章从不同方面展开论述，实现电动汽车和电网之间的良好互动，从而提高使用的效益。

关键词：微网；电动汽车；电网互动

1 引言

电动汽车的普及率不断扩大，成为了重要的交通工具。如果大量汽车在同一时间段充电，势必会对电网产生巨大的冲击，影响系统的平稳运行。车主充电方式不合理，使得成本在增加，降低了整体的效益。因此要进行正确的引导，实现汽车和电网的协调配合。

2 V2G的控制模式

2.1 集中控制模式

是指在特定的区域内，将所有的电动汽车看作是一个整体，电网对其进行充电活动。此种模式最显著的优点就是增加了可供调度的容量，而且非常容易的控制，可以看出整体波动的趋势，便于相关人员采用相应的策略。但是建设成本非常的大，一般需要投入大量的资金，比较适合大规模电动汽车有序充放电过程。例如大城市中电动汽车的数量比较多，可以采用集中控制的模式，不仅提高了工作效率，而且操作简单。要坚持具体问题具体分析的原则，结合当地的实际情况来看，不断优化充放电过程，发挥出电网的优势。

2.2 分散式模式

采用智能充电机将电动汽车和电网相连接，可以对目前情况做出全面的分析，了解可利用资源和剩余电量，在综合考虑之下协调充放电行为。它的优点是打破了时间和空间的局限，实现随时随地的充放电。但是对于单个电动汽车而言，所以接入电网的随机性比较高，使得控制协调的难度非常高，一般情况下比较适合少数电动汽车充放电行为。智能充电机减少了人的参与程度，可以做出最科学的选择，实现能量的调控。仍然存在很多不足之处，要不断攻克技术上的难题，让功能更加强大，减少不利因素的影响，达到最理想的效果。

2.3 基于微网的V2G模式

这种模式通过微网和大电网相连，电动汽车只需要和微网进行能量交换就可以，调度中心根据分布式电源的出力情况、负荷需求以及包括电动汽车在内的储能装置的荷电状态，决定电动汽车是处于充电状态还是放电状态。如果微网电量无法满足实际的需求，要从大电网中购电，相反情况下可以向大电网售电，不会造成资源的浪费，实现最优化的配置。其结合了集中控制模式和分散模式的优点，各方面都比较完善，有效的实现了协调控制，体现出电动汽车和电网的良好互动性。灵活多变的方式可以应对不同的情况，让系统始终处于正常运行的状态。

3 电动汽车有序充放电的多目标优化模型

3.1 优化目标

微网负荷波动最小。一天分成24个时段，将风力发电、光伏发电、微网基本负荷和电动汽车组成的微网等效负荷的波动最小作为优化目标。可以用具体的公式表示出来，在分析情况时可以采用，通过判断数据的大小就可以得出最优化的目标。充放电行为会对微网负荷波动带来影响，必须将其控制在合理的范围内，才能达到预期的目标。外部因素有着很大的不确定性，时时刻刻都在发生着变化，所以必须要实现有效的控制，避免波动幅度过大。优化目标可以体现出资源的最大经济效益，电动汽车和电网合理的配置，朝着更好的方向发展。

可再生能源利用率大。经济的快速发展，让能源形势更加紧张，必须寻找可再生能源才能实现可持续发展。风能、太阳能、水能等都是取之不竭、用之不尽的，通过转化可以产生电力资源，从而推动各项活动的顺利开展。可再生能源在电动汽车有序充放电控制中有着巨大的效益，可以为其提供强大的动力支持，处于高效的工作状态之中。而且是没有任何污染的，建设成本比较低，只需借用相关地设备就可以实现转化，让能源使用更加的方便。要树立起创新的意识，不断开发出更多的可再生能源，拓宽电力能源获取的渠道，减少单方面的压力，达到整体的最优化效果。

车主获得的受益最大。电动汽车可以获得一定的经济效益，车主会在电价较低的时候充电，在电价较高的时候放电。一天之内不同时间短电价是不一样的，根据实际情况做出最佳的选择，通过充电或者放电实现与电网或者微网之间的能量交换，可以为车主带来更多的经济收入。当然相互之间是有规律可循的，通过观察找出内在的联系，用函数的形式表示出来，为车主提供正确的参考依据，取得最合理的数据。由此可见，电动汽车和普通汽车相比有着明显的优势，会受到更多人的青睐，逐渐转变交通工具选择的观念，体现出经济适用性的特点。

3.2 约束条件

首先是电池的可用容量约束。电动汽车车载蓄电池的容量是一定的，为了减小电池过渡充电和深度放电产生的不利影响，所以电池可用容量应该保持在合理的范围之内。其次是次日行使需求约束。汽车第二天需要使用较长时间，要保证在独立的情况下具有最低电池容量，可以满足活动的需要，避免影响正常的工作生活。最后是电网的功率平衡。在对电动汽车充放电过程中，要实现平稳的运行，避免功率过大对电池造成伤害。约束条件实际上是一种有效的保护措施，让汽车始终充滿能量，可以发挥出应有的功能。

4 多目标优化模型的求解

一般情况下，白天是用电的高峰期，电动汽车可以作为电源向微网提供电能，在夜晚的时候可以被看作负荷来吸收过剩的电能。在进行电动汽车充放电优化控制时，要选择白天时段供电曲线和夜晚时段负荷曲线的最低点，利用放电或者充电来弥补缺陷，被称为寻谷优化算法。由于某个时间段内曲线的最低点是不变的，当发生更新情况的时候，就会出现超过负荷需求的现象，导致充放电被分成多个时间段，限制了自身的灵活性，使得在用电量大的时候无法完全释放电网能量，可再生能源的利用效率低，必须进行积极的创新。

4.1 变阈值优化算法

该算法和寻谷优化算法最大的区别就是在充放电过程中可以进行调整，有效实现灵活的控制。主要方式是通过改变电动汽车充放电量的阈值来实现，如果更新的负荷曲线超过供电曲线时，可以通过增加阈值线保证充放电时段不被分割。出于安全考虑，在充电的过程中，阈值线不能大于分布式电源的最大发电量，放电过程中，不能大于微网中的负荷值。将夜晚用电低谷期微网不含电动汽车的基本负荷的最小值作为充电阈值线的初始值，将白天用电高峰期微网分布式电源发电量的最小值作为放电阈值线的初始值。

4.2 充放电速率可调优化算法

在变阈值优化算法中，参与微网能量调度的电动汽车数量是可以根据实际情况改变的，可以有效的控制供电量和吸电量，平衡微网内部的电能供需之间的关系和提高分布式发电的利用率。但是电动汽车的充放电速率是一样的，一定程度上限制了能量调度的灵活性。因此在阈值优化算法的基础上，提出了充放电速率可调优化算法，可以进行有效的控制。当电网能量不稳定的时候，可以调整电动汽车的充放电速率，保证和实际的需求相一致，从而实现有效的配合。

5 结语

综上所述，为了保证电动汽车的有序充放电行为，要处理好电网能量供需平衡的关系。采用微网的形式，可以提高电力资源的经济效益，未来面临的情况会更加复杂，要加大对这方面的研究，实现电动汽车和电网的有效互动。

参考文献：

[1] 薛红红.电动汽车与电网互动技术之协调充电策略探究[D].华中师范大学，2016.

[2] 周天沛，孙伟. 基于微网的电动汽车与电网互动技术[J].电力系统自动化，2018，42（3）：98～104+117.

[3] 吴浩.电动汽车与电网互动技术的研究[D].天津理工大学，2015.

[4] 吴鑫鑫.电动汽车参与电网电压调节的调度策略研究[D].电子科技大学，2017.