中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：浙江工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院、國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院的研究人員楊曉東、張有兵、蔣楊昌等撰文，針對(duì)含電動(dòng)汽車（EV）與高滲透率光電并網(wǎng)型微電網(wǎng)的協(xié)同增效利用問(wèn)題，為提高分布式電源消納水平，提出一種動(dòng)態(tài)EV互動(dòng)響應(yīng)控制策略。
首先，基于微電網(wǎng)內(nèi)分布式光伏出力與負(fù)荷之間的供需情況，結(jié)合實(shí)時(shí)電價(jià)與傾斜分檔率發(fā)展了虛擬電價(jià)機(jī)制；其次，在虛擬電價(jià)的引導(dǎo)下轉(zhuǎn)換最大化光電消納的目標(biāo)，構(gòu)建EV互動(dòng)響應(yīng)的混合整數(shù)規(guī)劃架構(gòu)；在此基礎(chǔ)上，為應(yīng)對(duì)微電網(wǎng)中光伏輸出不確定性所帶來(lái)的不利影響，引入模型預(yù)測(cè)控制方法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)EV互動(dòng)響應(yīng)控制；最后，以某辦公區(qū)域微電網(wǎng)為例進(jìn)行仿真分析。
算例結(jié)果表明，所提EV互動(dòng)響應(yīng)控制策略能夠使需求側(cè)主動(dòng)匹配供電側(cè)光伏出力，改善負(fù)荷特性,有效促進(jìn)光伏電源消納,實(shí)現(xiàn)多方面的經(jīng)濟(jì)效益。
微電網(wǎng)作為可再生能源（Renewable Energy Sources, RES）接入配電網(wǎng)的有效緩沖，憑借自身運(yùn)行控制和能量管理等關(guān)鍵技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)其并網(wǎng)或孤島運(yùn)行[1]，既能充分利用分布式可再生能源降低間歇性分布式電源給配電網(wǎng)帶來(lái)的不利影響，又能提高供電可靠性和改善電能質(zhì)量[2,3]，因此受到了廣泛關(guān)注[4-6]。
隨著RES（如風(fēng)電、光電）的不斷接入，其出力不確定性對(duì)微電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的影響日益明顯，因此有必要進(jìn)一步研究高滲透RES下，如何適應(yīng)RES出力的不確定性提升新能源消納率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行。
電力市場(chǎng)環(huán)境下，具有節(jié)能性和低排放的電動(dòng)汽車（Electric Vehicle, EV）[7]作為一種需求側(cè)資源接入微電網(wǎng)時(shí)，能夠基于V2G（vehicle-to-grid）互動(dòng)響應(yīng)技術(shù)參與系統(tǒng)能量調(diào)控[8]，將供電側(cè)的新能源發(fā)電系統(tǒng)和需求側(cè)的資源進(jìn)行綜合規(guī)劃，減弱RES發(fā)電隨機(jī)性帶來(lái)的不利影響，保證微網(wǎng)系統(tǒng)的供電可靠性和電能質(zhì)量，提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性[9,10]等。因此，微電網(wǎng)系統(tǒng)中，建立一種能夠充分發(fā)揮EV能量調(diào)控作用的控制策略，成為最大限度提高系統(tǒng)內(nèi)RES消納水平的關(guān)鍵之一。
目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于RES與EV的集成利用方面的研究已經(jīng)取得一些進(jìn)展。其中，通過(guò)電價(jià)的方式引導(dǎo)EV有序充放電是微電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)需求側(cè)管理、促進(jìn)分布式消納的有效手段。
文獻(xiàn)[11]綜合考慮EV充電需求和隨機(jī)時(shí)間等因素，以促進(jìn)光伏功率最大化就地消納和減少充電行為對(duì)配電網(wǎng)的影響為原則提出一種光伏充電站實(shí)時(shí)運(yùn)行策略。文獻(xiàn)[12]從經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的角度，研討了聯(lián)絡(luò)線功率控制對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行成本的影響。文獻(xiàn)[13]根據(jù)微網(wǎng)內(nèi)典型日風(fēng)光發(fā)電和負(fù)荷數(shù)據(jù)，制定價(jià)格型激勵(lì)機(jī)制管理EV充放電。
文獻(xiàn)[12,13]在利用EV實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)能量管理時(shí)微網(wǎng)內(nèi)RES出力不確定性對(duì)微電網(wǎng)能量管理的影響分析較少。在不確定性分析方面，文獻(xiàn)[14]為了實(shí)現(xiàn)含RES的并網(wǎng)型微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，提出了RES出力不確定集，并綜合考慮“源儲(chǔ)荷”協(xié)調(diào)調(diào)控，構(gòu)建了廣義能量?jī)?yōu)化魯棒模型。
文獻(xiàn)[15]基于需求響應(yīng)建立了兩階段隨機(jī)規(guī)劃風(fēng)電消納調(diào)度模型，并且通過(guò)兩種需求響應(yīng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化能夠自動(dòng)匹配風(fēng)電不確定性程度。文獻(xiàn)[16]針對(duì)微網(wǎng)內(nèi)RES出力不確定性以及負(fù)荷的波動(dòng)性，建立了基于機(jī)會(huì)約束規(guī)劃的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化模型，基于峰谷分時(shí)電價(jià)優(yōu)化一體化電站和燃料電池出力。文獻(xiàn)[14-16]雖考慮了微網(wǎng)內(nèi)RES出力不確定性，但電價(jià)形式較為單一，在反映系統(tǒng)動(dòng)態(tài)供需關(guān)系方面有失靈活性。
相比于分時(shí)電價(jià)，實(shí)時(shí)電價(jià)（Real-Time Pricing，RTP）機(jī)制在反映系統(tǒng)動(dòng)態(tài)供需關(guān)系以及引導(dǎo)用戶行為方面具有更好的靈活性[17]。文獻(xiàn)[18]采用實(shí)時(shí)電價(jià)的形式引導(dǎo)EV用戶的充放電行為，通過(guò)控制EV和儲(chǔ)能系統(tǒng)（Energy StorageSystem，ESS）的充放電行為來(lái)平抑風(fēng)電場(chǎng)的出力不確定性。但在實(shí)時(shí)電價(jià)引導(dǎo)下，易在低電價(jià)時(shí)段產(chǎn)生新的負(fù)荷尖峰或難以有效改善負(fù)荷峰均比（Peak-to-AverageRatio, PAR）[19]。
在上述背景下，本文針對(duì)含EV和高滲透率光電的并網(wǎng)型微電網(wǎng)，以提高光電消納水平為目的提出一種動(dòng)態(tài)EV互動(dòng)響應(yīng)控制策略?；谔摂M電價(jià)構(gòu)建了EV互動(dòng)響應(yīng)的混合整數(shù)規(guī)劃架構(gòu)；在此基礎(chǔ)上，引入模型預(yù)測(cè)控制（Model PredictiveControl, MPC）方法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)EV互動(dòng)響應(yīng)控制，應(yīng)對(duì)微電網(wǎng)中光伏輸出的不確定性所帶來(lái)的不利影響。
算例遵循電力市場(chǎng)運(yùn)行情況，以負(fù)荷特性、經(jīng)濟(jì)性等微電網(wǎng)運(yùn)行性能評(píng)價(jià)指標(biāo)驗(yàn)證了發(fā)展的EV互動(dòng)響應(yīng)控制策略的有效性。
圖1 含電動(dòng)汽車的光儲(chǔ)微電網(wǎng)架構(gòu)
結(jié)論
本文以分布式電源消納為目的、結(jié)合虛擬電價(jià)機(jī)制和MPC方法提出了一種EV互動(dòng)響應(yīng)控制策略。通過(guò)仿真分析，得出了以下結(jié)論：
1）基于虛擬電價(jià)機(jī)制的EV互動(dòng)響應(yīng)控制策略，能夠在滿足用戶用電需求的基礎(chǔ)上改善負(fù)荷特性、大幅消納光伏出力，減少分布式光伏并網(wǎng)對(duì)上級(jí)電網(wǎng)的沖擊。
2）相對(duì)于日前調(diào)度模式，基于MPC方法的動(dòng)態(tài)EV響應(yīng)控制策略性能更好，且隨著不確定度等級(jí)的升高，總成本的增加速度更慢。因此基于MPC方法的EV能量流控制策略具有更強(qiáng)的魯棒性。
3）通過(guò)對(duì)EV用戶成本和微電網(wǎng)運(yùn)行成本的精細(xì)分析顯示，所提方法能夠有效提高供需兩側(cè)的經(jīng)濟(jì)性，降低雙邊成本。關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)置將直接影響兩側(cè)收益情況，實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)綜合考慮系統(tǒng)實(shí)際需求及用戶響應(yīng)度對(duì)其進(jìn)行合理管控。
