一种大规模电动汽车并网充放电的集中控制方法技术

本发明专利技术公开了一种大规模电动汽车并网充放电的集中控制方法，首先对电动汽车集中充放电站的低压侧母线电压幅值

Centralized control method for grid charging and discharging of large-scale electric vehicle

The invention discloses a centralized control method for grid charging and discharging of large-scale electric vehicles

【技术实现步骤摘要】
一种大规模电动汽车并网充放电的集中控制方法
本专利技术涉及一种大规模电动汽车并网充放电的集中控制方法，属于电动汽车及电力工程

技术介绍
随着人口的增多和经济规模的扩大，加剧了传统化石能源的消耗、增加了碳氧化物排放的浓度，为此节能减排、发展低碳能源势在必行。电动汽车主要依靠电力的驱动行驶，具有低噪声、无污染和零排放特点，必然是未来汽车行业和新能源发展的重点之一。发展电动汽车与电网之间的能量交互的V2G模式是对大规模电动汽车发展具有重要的战略意义。目前制约大规模电动汽车的主要因素是电动汽车并网充放电对电网产生的一系列的影响，其中亟待解决的就是大规模电动汽车并网充放电对电网电压稳定性影响的问题。电动汽车是一种特殊的负荷，在并网充电过程中相当于可移动式的负荷，其充电行为主要受充放电站(充电桩)的地理位置、电池荷电量(SOC)、充电时间和用户行为等因素控制，具有时间的无序性和空间的不确定性。大规模电动汽车在无序充电的情况下，将会增加电网的供电压力，造成电网“峰上加峰”，加剧电网电压的下降，严重影响电网的安全稳定运行。另外，大规模电动汽车集群以充放电站多点并网无序充电相当于电网的大扰动源，在电网负荷较重的情况下或者薄弱电网区域将会给电网电压稳定性造成不利影响，严重情况下甚至将会引起电网电压崩溃，造成全局或局部区域电网停电。电动汽车在放电时相当于分布式移动储能电源，除了从电网接受电能，也能将车载电池的电能反送给电网，其放电行为主要受具有放电功能的电动汽车双向充放电站的地理位置、电池剩余电量(SOC)、放电时间和用户行为等因素制约，也具有时间的无序性和空间的不确定性。当在电网功率充裕的情况下，电动汽车对电网放电，将会使电网剩余的部分电量无法消耗，造成不必要的能量损耗；在电网运行的高峰期，电动汽车无序放电将会给电网电压稳定性造成一定的影响，此时电动汽车无序并网放电将会作为扰动源接入电网，使得电网潮流分布不均，无功补偿分配不均，极易造成电网电压崩溃的发生。电动汽车对电网是一种负担还是一种调节机制主要取决于电动汽车与电网交互的方式和水平。如果V2G模式实现最优化的运用可以降低电网运行成本、充分利用当前化石能源和提升新能源发展水平，在增加售电量的同时，有效地调节电网负荷峰谷差、作为系统旋转备用和调峰备用的有效补充，或者辅助电网有效接纳风能、太阳能等间歇性可再生能源的发电容量，从而更好地解决能源危机、环境污染和二氧化碳等问题并提高电网运行的安全稳定性与经济性。在V2G模式下的大规模电动汽车并网，在电网运行的高峰期，利用V2G的电源特性，向电网送入能量可以在电网中发挥其固有的“削峰”价值；在电网运行的低谷期和光伏、风力发电能量剩余期，利用V2G的负荷特性，不仅可以实现其潜在的“填谷”价值，而且可以防止弃风和弃光的能源浪费；还可以利用V2G充电放电综合特性与有载调压变压器配合，实现电网的网损优化，增加电网运行的安全性、稳定性和能量利用最优性。为此，提供一种实现电动汽车并网充放电的能量交互有效控制机制将会给未来大规模电动汽车的发展奠定基础。电动汽车的规模化发展是智能电网和能源互联网发展战略的重要的一环，也是实现用户与电网之间的良性互动，增加双方共同利益纽带和解决低碳发展及能源危机和环境污染的重大举措。如何利用好大规模电动汽车来增加电网安全稳定运行是当前的一个研究热点，同时也是解决风力发能、光伏发电和潮汐能等新能源发电因无法提供良好储能系统而造成的能源浪费问题。
技术实现思路
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种大规模电动汽车并网充放电的集中控制方法。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种大规模电动汽车并网充放电的集中控制方法，包括如下步骤：步骤一：取电动汽车集中充放电站低压侧母线电压幅值U为横坐标、电网负荷裕度指标值μ为纵坐标，构成U-μ平面；对U和μ分别取上限值和下限值，在U-μ平面划分得到一个九区图，并对各区域设计大规模电动汽车充放电的控制策略；步骤二：建立用于判断大规模电动汽车所接入电网的当前电压稳定性的负荷裕度指标，其值为其中，λmaxp表示以电网当前负荷功率为初始水平的最大负荷参数预测值，最大负荷参数实际值λmax＝Pmax/P0，Pmax为电网的极限负荷有功功率，P0为电网当前的负荷有功功率；步骤三：取与大规模电动汽车所接入电网电压稳定性关系密切的相关运行参数为输入变量、电网的最大负荷参数为输出变量，采用支持向量机算法对电网的最大负荷参数进行预测；结合电力系统仿真技术，采集与电网电压稳定性关系密切的相关运行参数数据以及运用连续潮流法计算出的相应的电网最大负荷参数作为训练样本数据进行训练，获得支持向量机最优模型；步骤四：采集步骤三中与电网电压稳定性关系密切的相关运行参数的实时值，输入步骤三所获得的支持向量机最优模型，得到电网当前的最大负荷参数预测值，并按步骤二提供的公式计算出电网当前的负荷裕度指标值；步骤五：按步骤四计算得到的负荷裕度指标值和采集到的充放电站低压侧母线电压幅值实时值，判断当前运行点落在步骤一所得九区图的哪个区域，再根据该区域的控制策略，对大规模电动汽车的充放电行为进行集中控制；步骤六：在一定延时后，返回步骤四，继续执行步骤四、五、六。作为优选方案，所述步骤一的九区图中电动汽车集中充放电站低压侧母线电压幅值U的上限值1.05UN、下限值取0.95UN，UN为充放电站低压侧母线额定电压；电网负荷裕度指标值的上限值取0.15～0.2、下限值取0.1～0.12。作为优选方案，所述步骤1的九区图中各区域的控制策略为：区域1：充放电站可继续投入占充放电站额定容量10～15％的电动汽车动力电池充电，不投入动力电池放电；区域2：充放电站可继续投入占充放电站额定容量10～15％的动力电池充电，不投入动力电池放电；区域3：充放电站切除正在充电的荷电量SOC大于90％的动力电池，不投入动力电池放电；区域4：充放电站不切除正在充电的动力电池，也不投入动力电池放电；区域5：充放电站不切除正在充电的动力电池，也不投入动力电池放电；区域6：充放电站切除正在充电的SOC大于90％的动力电池，不投入动力电池放电；区域7：充放电站强行切除占充放电站额定容量30～50％的正在充电的动力电池，不投入动力电池放电；区域8：充放电站强行切除占充放电站额定容量30～50％的正在充电的动力电池，不投入动力电池放电；区域9：充放电站强行切除占充放电站额定容量30～50％的正在充电的动力电池，并可投入占充放电站额定容量10～15％的动力电池放电。作为优选方案，所述步骤三中与电网电压稳定性关系密切的相关运行参数包括：充放电站高低压侧母线电压幅值和相角、充放电站所接电动汽车动力电池的充电功率、充放电站所在负荷区域中其他所有高压负荷母线的电压幅值和相角。作为优选方案，所述步骤六中一定的延时取0.5～1分钟。作为优选方案，所述电网负荷裕度指标值的上限值取0.15，所述电网负荷裕度指标值的下限值取0.12。工作原理：本专利技术首先对电动汽车集中充放电站低压侧母线电压幅值U、电网负荷裕度指标值μ构成的U-μ平面按两个变量的上、下限值划分出九区图，并对各区域设计出相应的电动汽车充放电行为的控制策略，各区域控制策略按负荷裕度指标本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大规模电动汽车并网充放电的集中控制方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：取电动汽车集中充放电站低压侧母线电压幅值U为横坐标、电网负荷裕度指标值μ为纵坐标，构成U‑μ平面；对U和μ分别取上限值和下限值，在U‑μ平面划分得到一个九区图，并对各区域设计大规模电动汽车充放电的控制策略；步骤二：建立用于判断大规模电动汽车所接入电网的当前电压稳定性的负荷裕度指标，其值为

【技术特征摘要】
1.一种大规模电动汽车并网充放电的集中控制方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：取电动汽车集中充放电站低压侧母线电压幅值U为横坐标、电网负荷裕度指标值μ为纵坐标，构成U-μ平面；对U和μ分别取上限值和下限值，在U-μ平面划分得到一个九区图，并对各区域设计大规模电动汽车充放电的控制策略；步骤二：建立用于判断大规模电动汽车所接入电网的当前电压稳定性的负荷裕度指标，其值为其中，λmaxp表示以电网当前负荷功率为初始水平的最大负荷参数预测值，最大负荷参数实际值λmax＝Pmax/P0，Pmax为电网的极限负荷有功功率，P0为电网当前的负荷有功功率；步骤三：取与大规模电动汽车所接入电网电压稳定性关系密切的相关运行参数为输入变量、电网的最大负荷参数为输出变量，采用支持向量机算法对电网的最大负荷参数进行预测；结合电力系统仿真技术，采集与电网电压稳定性关系密切的相关运行参数数据以及运用连续潮流法计算出的相应的电网最大负荷参数作为训练样本数据进行训练，获得支持向量机最优模型；步骤四：采集步骤三中与电网电压稳定性关系密切的相关运行参数的实时值，输入步骤三所获得的支持向量机最优模型，得到电网当前的最大负荷参数预测值，并按步骤二提供的公式计算出电网当前的负荷裕度指标值；步骤五：按步骤四计算得到的负荷裕度指标值和采集到的充放电站低压侧母线电压幅值实时值，判断当前运行点落在步骤一所得九区图的哪个区域，再根据该区域的控制策略，对大规模电动汽车的充放电行为进行集中控制；步骤六：在一定延时后，返回步骤四，继续执行步骤四、五、六。2.根据权利要求1所述的一种大规模电动汽车并网充放电的集中控制方法，其特征在于：所述步骤一的九区图中电动汽车集中充放电站低压侧母线电压幅值U的上限值1.05UN、下限值取0.95UN，UN为充放电站低压侧母线额定电压；电网负荷...

【专利技术属性】
技术研发人员：李升，吴恒，李聪睿，王硕，宗书怡，王中巍，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32