一种基于电动汽车储能的虚拟电厂调峰控制方法技术

本发明专利技术提出一种基于电动汽车储能的虚拟电厂调峰控制方法，随着可再生能源在电网中的占比不断增加，其间歇性和不确定性对电网安全性的影响日益突出。削峰填谷调整用电负荷可以确保在可再生能源情况高渗透率下电网的安全稳定。虚拟电厂(VPP)作为一种对可再生能源进行聚合配置和协同优化，并为电网提供调峰服务的电力系统，受到广泛关注。电动汽车储能具有低成本和巨大潜力，但其大规模接入可能影响VPP的频率稳定。在保障VPP安全的前提下，如何实现VPP的最大调峰潜力是一个紧迫的问题。本发明专利技术提出了调峰控制方法，包括确定调峰时段、设定储能目标、通过化石能源机组输出功率计算流程形成调度计划，并分析控制结果，评估控制过程的安全性和调峰潜力。过程的安全性和调峰潜力。过程的安全性和调峰潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电动汽车储能的虚拟电厂调峰控制方法


[0001]本专利技术属于电力系统控制方法
，具体涉及一种基于虚拟电厂调峰控制方法。

技术介绍

[0002]随着可再生能源的快速发展，在电网中发电的占比不断提高，其间歇性与不确定性对于电网安全性的影响日益凸显。推动构建以新能源为主体的新型电力系统并为电网提供调峰调频服务是保障能源的安全高效发展，夯实现代能源体系建设的基础。虚拟电厂(VPP)技术作为能够对可再生能源进行聚合配置与协同优化并提供辅助服务的新型电力系统受到广泛关注。储能是虚拟电厂中的重要单元。受制于传统储能的技术与价格限制，成本低、潜力大的电动汽车储能被大量应用于虚拟电厂系统，但其大规模的接入会影响系统的频率稳定。如何在保障系统安全稳定运行的前提下使得虚拟电厂参与调峰工作并获得最大的调峰潜力是亟需解决的难题。

技术实现思路

[0003]为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术基于以电动汽车为储能的虚拟电厂系统，结合实际的调峰需求与电动汽车的运行规律，为储能制定调度目标、为化石能源机组制定调度计划，旨在提出控制方法使虚拟电厂系统参与电网调度并提供辅助服务。本专利技术的目的是提供一种基于电动汽车储能的虚拟电厂调峰控制方法，在充分挖掘系统的调峰潜力的同时满足系统的安全运营要求，保障可再生能源的安全高效发展。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种基于电动汽车储能的虚拟电厂调峰控制方法，包括如下步骤：
[0006]第一步，确定虚拟电厂的调峰时段与准备时段，明确调峰时段与准备时段内虚拟电厂的调度限制；
[0007]第二步，确定不同组电动汽车接入电网的时间，再结合调峰、准备时段及时段内的限制，确定各时段内电动汽车的储电、放电计划，设定虚拟电厂对储能电量在各时段的调度目标；
[0008]第三步，根据所设定的调度目标与保障调度过程虚拟电厂安全性的目的，通过判断单元、计算单元、安全保障单元、夜间充电单元的计算确定在调峰时段与准备时段内虚拟电厂中化石能源机组的输出功率，制定调度计划；
[0009]第四步，通过实际调度过程中虚拟电厂的电网频率波动、储能利用情况、调峰能力三项指标，对虚拟电厂的调峰能力与调度过程虚拟电厂安全性进行评价。
[0010]所述调峰时段与准备时段的确定方法如下：
[0011]调峰时段为虚拟电厂的功率需求超过调峰限制值的时段，进入调峰时段后，虚拟电厂的化石能源机组输出功率受到限制，储能需承担超过限制值的部分功率需求；准备时段是除调峰时段以外的时段，化石能源机组输出功率不受限制；
[0012]其中功率需求的计算公式为：
[0013]P
Demand
＝P
Load
‑
P
renew
[0014]式中，p
Demand
为不同时间点虚拟电厂的功率需求值，MW；p
Load
为不同时间点虚拟电厂的负载需求预测值，MW；p
renew
为不同时段虚拟电厂的可再生能源机组输出功率预测值，MW；
[0015]其中的调峰限制值是指负载需求年平均值曲线的峰值的90％，当实时的功率需求超过调峰限制值时，虚拟电厂进入调峰时段，虚拟电厂中的化石能源机组的输出功率被限制在不大于调峰限制值，超过调峰限制值的部分功率需求值只能由储能通过放电提供功率满足，而在准备时段并没有相应的限制。
[0016]所述设定虚拟电厂对储能电量在各时段的调度目标的方法如下：
[0017]根据虚拟电厂所在区域的电动汽车运行规律，确定电动汽车作为储能接入电网的时间；根据不同组电动汽车接入电网的时间将调峰时段与准备时段再细分，虚拟电厂按照该时段对储能设定目标；目标值由为获得更优的调峰能力的目的决定：储能要在准备时段最大充电到电量上限，在调峰时段最大放电到电量下限，以此便能确定储能电量在各时段的调度目标。
[0018]所述虚拟电厂中化石能源机组输出功率的计算流程如下：
[0019]虚拟电厂中化石能源机组输出功率的计算通过五个单元进行：(1)判断单元；(2)计算单元；(3)安全保障单元1；(4)安全保障单元2；(5)夜间充电单元；各单元的目的、内容具体如下：
[0020](1)判断单元：用以判断输出功率计算所处的时段，决定后续的流程：在调峰时间结束时，时间进入深夜，虚拟电厂进入夜间充电单元；当处在调峰时间内，判断下一时段接入电网的电动汽车组是否有变化，如果有，需进入安全保障单元1，再进入计算单元，如果没有则直接进入计算单元；
[0021](2)计算单元：通过调度化石能源机组满足虚拟电厂的功率需求与各时段的储能调度目标，虚拟电厂化石能源机组输出功率计算如下：
[0022][0023]式中：是化石能源机组在时间段t
i
开始后的输出功率计算值，MW；ΔW是不同时段是虚拟电厂的功率需求值，MW
·
h；S
e
(t
i
)是时间段t
i
内设计的电动汽车电池容量的目标值，Ah；v是电池的平均充放电速率，Ah/MW
·
h；Δt是时间段的时长，h；
[0024](3)安全保障单元1：该单元为了保障在电动汽车车组的切换过程中虚拟电厂的安全稳定运行，在切换过程的充电或放电功率越小，虚拟电厂越安全；所以在此单元中，在到达时段的切换时间前15分钟，对化石能源机组的输出功率进行计算，减小切换时储能的充放电功率；其中的输出功率的计算公式为：
[0025]P
d
‑
s1
＝P
a
‑
P
es
‑
s1
[0026]式中：；P
d
‑
s1
为虚拟电厂系统的化石能源机组在安全保障单元1内切换前15分钟的输出功率值，MW；P
a
为化石能源机组在进入安全保障单元1时的输出功率值，MW；P
es
‑
s1
为储能在安全保障单元1内切换前15分钟的充放电功率，MW；
[0027](4)安全保障单元2：该单元是为了避免在调度时，储能充电超过限制值再放电即过冲或放电超过限制值再充电即过放的现象，以及其对虚拟电厂安全性的影响；通过如下判断公式组来判断在时段内是否发生过充过放现象：
[0028]P(t
i
)＞P(t
i,j
)
[0029]P(t
i
)＜P(t
i,j
)
[0030]式中：其中i是与计算出的调度指令相对应的时期，j是i时期的每个时间点，j的间隔为0.5h；如果公式组被满足，说明虚拟电厂被按照计算单元计算的化石能源机组输出功率控制的过程，时段内储能时持续充电或者持续放电直到上限值或者下限值，虚拟电厂运行安全稳定，输出功率值可行；如果公式组未被满足，说明存在过冲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电动汽车储能的虚拟电厂调峰控制方法，其特征在于：包括如下步骤：第一步，确定虚拟电厂的调峰时段与准备时段，明确调峰时段与准备时段内虚拟电厂的调度限制；第二步，确定不同组电动汽车接入电网的时间，再结合调峰、准备时段及时段内的限制，确定各时段内电动汽车的储电、放电计划，设定虚拟电厂对储能电量在各时段的调度目标；第三步，根据所设定的调度目标与保障调度过程虚拟电厂安全性的目的，通过判断单元、计算单元、安全保障单元、夜间充电单元的计算确定在调峰时段与准备时段内虚拟电厂中化石能源机组的输出功率，制定调度计划；第四步，通过实际调度过程中虚拟电厂的电网频率波动、储能利用情况、调峰能力三项指标，对虚拟电厂的调峰能力与调度过程虚拟电厂安全性进行评价。2.根据权利要求1所述的一种基于电动汽车储能的虚拟电厂调峰控制方法，其特征在于：所述调峰时段与准备时段的确定方法如下：调峰时段为虚拟电厂的功率需求超过调峰限制值的时段，进入调峰时段后，虚拟电厂的化石能源机组输出功率受到限制，储能需承担超过限制值的部分功率需求；准备时段是除调峰时段以外的时段，化石能源机组输出功率不受限制；其中功率需求的计算公式为：P
Demand
＝P
Load
‑
P
renew
式中，p
Demand
为不同时间点虚拟电厂的功率需求值，MW；p
Load
为不同时间点虚拟电厂的负载需求预测值，MW；p
renew
为不同时段虚拟电厂的可再生能源机组输出功率预测值，MW；其中的调峰限制值是指负载需求年平均值曲线的峰值的90％，当实时的功率需求超过调峰限制值时，虚拟电厂进入调峰时段，虚拟电厂中的化石能源机组的输出功率被限制在不大于调峰限制值，超过调峰限制值的部分功率需求值只能由储能通过放电提供功率满足，而在准备时段并没有相应的限制。3.根据权利要求1所述的一种基于电动汽车储能的虚拟电厂调峰控制方法，其特征在于：所述设定虚拟电厂对储能电量在各时段的调度目标的方法如下：根据虚拟电厂所在区域的电动汽车运行规律，确定电动汽车作为储能接入电网的时间；根据不同组电动汽车接入电网的时间将调峰时段与准备时段再细分，虚拟电厂按照该时段对储能设定目标；目标值由为获得更优的调峰能力的目的决定：储能要在准备时段最大充电到电量上限，在调峰时段最大放电到电量下限，以此便能确定储能电量在各时段的调度目标。4.根据权利要求1所述的一种基于电动汽车储能的虚拟电厂调峰控制方法，其特征在于：所述虚拟电厂中化石能源机组输出功率的计算流程如下：虚拟电厂中化石能源机组输出功率的计算通过五个单元进行：(1)判断单元；(2)计算单元；(3)安全保障单元1；(4)安全保障单元2；(5)夜间充电单元；各单元的目的、内容具体如下：(1)判断单元：用以判断输出功率计算所处的时段，决定后续的流程：在调峰时间结束时，时间进入深夜，虚拟电厂进入夜间充电单元；当处在调峰时间内，判断下一时段接入电网的电动汽车组是否有变化，如果有，需进入安全保障单元1，再进入计算单元，如果没有则
直接进入计算单元；(2)计算单元：通过调度化石能源机组满足虚拟电厂的功率需求与各时段的储能调度目标，虚拟电厂化石能源机组输出功率计算如下：式中：P
(ti)
是化石能源机组在时间段t
i
开始后的输出功率计算值，MW；ΔW是不同时段是虚拟电厂的功率需求值，MW
·
h；S
e
(t
i
)是...

【专利技术属性】
技术研发人员：种道彤，田泽禹，王进仕，刘明，赵全斌，陈伟雄，严俊杰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：