基于峰谷电价的多微网协调控制方法研究

2020-08-31 14:53于文萍罗敏吴婕萍
价值工程 2020年23期
关键词:协调控制电动汽车

于文萍 罗敏 吴婕萍

摘要:针对电动汽车的无序充电让多微网负荷增加,导致其供电不稳定的问题,本文将峰谷电价引入含电动汽车的多微网协调控制中,使电动汽车根据电价信息有序充放电,达到削峰填谷的效果。该方法不仅实现了各子微网的稳定运行,还与外部电网进行了合理有效的功率交互。最后,通过仿真验证所提控制策略的正确性和有效性。

Abstract: The disorderly charging of electric vehicles increases the load of multi-microgrid, which leads to the problem of unstable power supply. Therefore, this paper introduces peak-valley price into the coordinated control strategy of multi-microgrid with electric vehicles. According to the electricity price information, electric vehicles can orderly charge and discharge to achieve the effect of peak filling. This method not only realizes the stable operation of each sub-microgrid, but also achieves reasonable and effective power interaction with the external power grid. Finally, the correctness and effectiveness of the proposed control strategy are verified by simulation.

关键词:峰谷电价;电动汽车;多微网;协调控制

Key words: peak-valley price;electric vehicles;multi-microgrid;coordinated control

中圖分类号:TM714                                       文献标识码:A                                  文章编号:1006-4311(2020)23-0198-02

0  引言

随着新能源技术不断的提升与成熟,使得其可作为分布式电源加入微电网,而两个以上的相邻微电网组成多微网系统[1]。分布式电源的波动性与间歇性让多微网的协调控制比单微网更加复杂,加入电动汽车(Electric Vehicle,EV)后还需考虑其带给多微网的影响以及对大电网的冲击等问题。而多微网可以使多种分布式能源实现互补,提高供电的可靠性和电能质量,为智能电网和新能源的充分利用奠定了基础。因此,多微网相关技术的研究具有必要性。

EV加入微电网可作为双重角色:充电时作为负荷,放电时作为电源,但EV的无序充放电行为无疑增加了多微网的供电不稳定性,因此将EV进行有序充放电尤为必要。文献[2]将EV加入微网,建立起EV无序与有序充电策略和神经型膜计算模型,降低了微网并网公共连接点电压波动影响。而峰谷电价将一天24小时分成三段:7-11h、19-23h为高峰段,11-19h为平时段,23-7h为低谷段,通过拉开高峰和低谷段电价差的方式,鼓励居民分时分段用电,以缓解高峰用电量。文献[3]根据EV行驶特性,建立了峰谷电价有序充放电模型,通过引导EV有序充放电减少了负荷高峰段的供电负担。综上,本文为实现含电动汽车的多微网协调控制,提出了一种基于峰谷电价的多微网协调控制方法,即采用峰谷电价和电动汽车的有序充放电来达到削峰填谷的效果,实现多微网的稳定运行。

1  基于峰谷电价的多微网协调控制方法

1.1 基于峰谷电价的子微网协调控制策略

在该策略中,首先计算出各子微网的功率差额,得到总发电量与用电量,然后根据峰谷电价做出相应的调度措施,分为以下三种情况。

在电价高峰时:①首先判断各子微网的功率差额大小(即?驻Pi),若?驻Pi=0即平衡。②若?驻Pi >0,首先让储能装置充至上限,若功率缺额还大于零就逐步切除微型燃气轮机(Micro Turbines,MT),切MT后若功率缺额还大于零,则向多微网发出多电信号。③若?驻Pi<0,先让EV卖电至下限,若功率缺额还小于零就让MT逐步发电来满足,若MT满发后功率缺额还小于零就让蓄电池放电至下限,最后再向多微网发出缺电信号。

在电价一般时:①首先判断?驻Pi大小,若?驻Pi=0就平衡。②若?驻Pi>0,重复高峰时?驻Pi>0的步骤。③当?驻Pi<0时,先让MT逐步发电来满足,如果还小于零就让蓄电池放电至下限,最后再向多微网发出缺电信号。

在电价低谷时:①首先判断?驻Pi大小,若?驻Pi=0就平衡。②若?驻Pi>0,先让EV充电至满,随后还有多余的电就让蓄电池充电至满,若?驻Pi=0就平衡,若不等于零就慢慢切除MT,最后向多微网发出多电信号。③当若?驻Pi<0时,先让蓄电池放电至下限,若?驻Pi=0就平衡,若不等于零则让MT逐步满发,最后若还缺电就向多微网发出缺电信号。

1.2 基于峰谷电价的多微网协调控制策略

在该策略中,首先判断各子微电网的功率缺额,选择三个模式:①各子微网发电量均大于用电量(即?驻P>0)。②各子微网发电量均小于用电量(即?驻P<0);此时各子微网先根据电价信息对应参与内部调控,调控不成功再向大电网并网。③两子微网功率缺额刚好相反,先进行两子微网的功率缺额比较,再根据电价信息选择不同操作。

当?驻P>0时:①电价高峰时,先让蓄电池充电至上限,若?驻P≠0则切除MT,再与大电网并网卖电。②电价一般时,执行电价高峰时的步骤。③电价低谷时,先让EV充电至满,再让蓄电池充电至满,若?驻P≠0则切除MT,最后再与大电网并网卖电。

当?驻P<0时:①电价高峰时,先让EV放电,再让MT发电至上限、蓄电池放电至下限,最后再与大电网进行交互。②电价一般时,先让MT发电至上限,若?驻P≠0则让蓄电池放电至下限,最后与大电网并网。③低谷时,先让蓄电池放电至下限,若?驻P≠0则让MT发电至满,最后再与大电网进行功率交互。

当两子微网功率缺额一大一小时:①当?驻Pi(子微网i功率过剩)和?驻Pj(子微网j功率不足)绝对值相等时,?驻Pj向?驻Pi买电至?驻Pj=0;②当?驻Pi<|?驻Pj|时,高峰时优先让EV放电,再向?驻Pi买电,最后向大电网买电;电價一般时直接进行子微网内部调控;低谷时优先向?驻Pi买电,再与大电网交互,最后进行子微网内部调控。③当?驻Pi>|?驻Pj|时,子微网j的功率缺额由子微网i承担,后续多余电量在电价高峰时卖与大电网;电价一般时进行子微网内部调控;电价低谷时,先进行子微网内部调控,最后再与大电网进行交互。

2  基于峰谷电价的多微网协调控制仿真

如图1所示为多微网结构示意图,多微网经过变压器与大电网相连,两个子微网以并联的形式连接。其中包括:微型燃气轮机MT1、MT2,蓄电池SOC1、SOC2,电动汽车EV1、EV2,负荷L1、L2,光伏发电PV和风力发电WT。

如图2-图5所示,在1-6h时,子微网1有多余电量而子微网2缺电,此时电价不高因此不考虑EV放电,由子微网1向子微网2供电;在7-11h时,子微网1和子微网2均缺电且处于高峰时段,此时优先考虑EV放电,各子微网进行内部调控,没有与大电网交互。在18-21h时,各子微网均缺电且处于电价高峰段,EV此时储量不足因此考虑由MT发电和蓄电池放电,子微网2因内部调控不足最后向大电网买电。子微网1和子微网2在1-6时和22点进行功率交互来协调控制以满足功率平衡和频率的稳定。

3  结束语

因分布式电源风力和光伏具有随机性和波动性,负荷容易出现用电高峰,多微网供电复杂,严重时可能导致电网瘫痪,而电动汽车的加入更容易导致峰上加峰。因此,本文提出了基于峰谷电价的含电动汽车的多微网协调控制策略。该策略可使电动汽车有序充放电,以此来保证多微网的稳定运行。

参考文献:

[1]许志荣,杨苹,赵卓立,等.中国多微网系统发展分析[J].电力系统自动化,2016,40(17):224-231.

[2]Wang Tao, Wang Jun, Ming Jun, et al. Application of Neural-Like P Systems With State Values for Power Coordination of Photovoltaic/Battery Microgrids[J]. IEEE Access, 2018, 6:46630-46642.

[3]王璟,王利利,郭勇,等.计及电动汽车的微电网经济调度方法[J].电力系统保护与控制,2016,44(17):111-117.

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