[发明专利]调节含风电配电网频率的电动汽车实时充电策略

说明书

本发明涉及一种用来调节含风电配电网频率的插入式电动汽车自动实时充电策略，以中和配电网系统中的风电功率输出波动，调节系统频率。本发明将插入式电动汽车车主的日常驾驶需求综合为支付意愿参数，建立考虑配电网系统频率调整的电动汽车集群效益最大化模型，同时考虑了充电网络中电动汽车的分散特性，设计了一种完全分布式控制方案来优化控制电动汽车充放电过程以共同分担风电功率波动。本发明在调节含强波动风力发电功率的配电网系统频率方面具有有效性，对于电动汽车不同的驾驶模式具有很强的鲁棒性，同时可灵活满足即插即用的电动汽车充电需求。

技术领域

本发明涉及分布式发电技术领域，是一种用来调节含风电配电网频率的插入式电动汽车自动实时充电策略。

背景技术

随着人们对环境和能源保护的日益关注，风电作为一种典型的可持续发展的绿色能源，已经以高的渗透率接入到了电力系统中。风力发电的显著特点是自然间歇性，即使提前几个小时也很难准确预测，因此在含不确定风力发电的电力系统中，迫切需要寻求有效的对策来解决这些不确定性，以适应高度变化的风力发电，提高电力系统的可控性。

现有的策略中，一种直接的策略就是在现有的火电厂中储备大规模的旋转备用，为系统安全提供充足的裕度。然而在实时运行中，高度波动的风电功率会频繁要求火电备用单元带负载循环运行，从而导致蒸汽机的磨损，缩短发电系统的寿命，并且由于火电厂复杂的电动力学和相对较大的时间常数，它们可能无法赶上快速变化的风电输出功率波动。另一种策略就是利用现今取得了新进展的快速反应装置，如蓄电池储能装置、抽水蓄能发电装置、插入式电动汽车(PEV)和柴油发电机等，运用适当的控制方案，使它们与快速波动的风电功率相匹配。特别的是，PEV由于其近乎零排放的优点，已经在许多地方得到了国家层面的支持并且数量剧增。由于并网PEV可以从电网到车辆(G2V)获得电能为电池充电，或者从车辆到电网(V2G)注入电能为电网提供能量支持，如果运用合适的充放电方案，如此大量的PEV可能会成为兆瓦级别的储能装置，为电力系统有效地提供快速增加或减少的电能，以调整系统频率。

现有的PEV充电方案中，多采用集中控制方案和分散式控制方案。集中控制和分散控制通常都需要信息中心收集必要的信息以产生全局信号，然而，PEV集群是一个庞大而且高度分散的群体，控制中心收集和处理信息将具有庞大的计算量，并存在鲁棒性和灵活性差等问题，因此需要一个完全分布式的充电控制方案。另一方面，目前用于调节风电波动的PEV技术主要是以电网的角度研究的，并没有完全解决PEV自身的充电需求以及其效用问题。因此，需要一种能够调节系统频率并且兼顾PEV日常驾驶模式和最大化PEV总效用的一种新型PEV充电方案。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种用来调节含风电配电网频率的插入式电动汽车自动实时充电策略，能够调节配电网系统频率，最大化PEV总效用，并同时满足PEV日常驾驶模式；运用全分布式控制方案，能够更好地适应充电网络中PEV的分散特性，在多个PEV中经济分配风电输出波动来调整系统频率，具有即插即用的灵活性。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种用来调节含风电配电网频率的插入式电动汽车自动实时充电策略，具体包括以下步骤：

(1)建立一种同时考虑PEV集群总效益、PEV日常驾驶需求和含风电的配电网系统频率调节的PEV原始充电模型；

(2)利用拉格朗日乘数法将所提出的模型转化为一个无约束优化优化模型来求解原始PEV充电模型；

(3)根据所转化的PEV充电模型，设计一种基于一致性算法的完全分布式充电方案，实时地经济分配PEV充电功率。

进一步的，步骤(1)所述的“建立一种同时考虑PEV集群总效益、PEV日常驾驶需求和含风电的配电网系统频率调节的PEV原始充电模型”的具体过程为：

a.分析风电功率输出特性，得到风电功率输出波动P_{i_fluc}(t)的表达式