电动汽车并入电网的最优调度

◎３１万～６０万　一　中国科技信息２０１７年第３、４期台刊－ＣＨＩＮＡＳＣＩＥＮＣＤＥＯＡＩ・ＮＤ１０］　Ｅ３Ｃ９可Ｈ６９Ｎ实／Ｏｊ　现ｉＬｓＯ度Ｇｎ　可Ｙ．１０ＩＮＦ１Ｏ　Ｒ８Ｍ９Ａ７２替ｌ。　ＩＯ２代０Ｎ　１度７Ｆ　．ｅ０ｂ４．　２０　１７　真实度　行业关联度　本文一开始阐述了可入网电动汽车（ｐｌｕｇ—ｉｎ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｖｅｈｉｃｌｅ，　发展已经使得每千米的耗电成本降低至耗油成本的三分之一。　ＰＥＶ）发展的背景，简述了对于目前的电力系统而言，大量的ＰＥＶ并　如果配上颗合理的经济政策，那么车主们将自愿自主的采用电　网后的影响，评论了关于电动汽车的控制与调度这一问题在一些文献　动汽车，以实现成本节约。同时，在新能源领域里，比起另外　中提出的对策。最后对ＰＥＶ的并网及调度问题提出了一些自己的建议。　块领域“氢燃料汽车”来说，电动汽车所需要追加建设费用　较少，稍加改造就能利用现有的电力资源，无需新的辅助设备。　关于电动汽车的研究早在很久以前就已经开始了。即使　能源安全：目前还没有成熟的技术来替代石油这样的液　是在汽车时代的早期就拿ＰＥＶ来跟传统的内燃机的话，电　体能源。生物燃料因为受到土地的制约，也不能得到广泛使　动技术仍然有着诸多的优势。然而本质上的致命缺陷“效率”　用。相对而言，目前国内也仅剩下发电资源还较为充裕。　却使得电动汽车迟迟不能发展起来。汽车发展的早期，受技　其次，目前在交通运输方面，各国还极大的依赖着化石　术的制约，当时能提供的电池不耐用，电量存储也不够足。　能源，如石油跟天然气，国际油价居高不下，一点小波动就　另一方面，当时的电力系统在建设上也并未给于足够支持，　能造成重大影响。我国目前的化石能源储备并不富足，在能　电动汽车充电难，与之对应的石油则在效率方面占尽优势：　源问题上受制于人将会引发一系列问题。　运输跟储存都很方面，能量密度也大，在需求增加的情况下，　环境保护：温室效应这个词大众并不陌生，在这方面，　各种油田的开发不断，其产出逐年增加。在２０世纪初期石　使用化石燃料的汽车由于大量的尾气排放而“贡献”良多。大　油的相关工业建设得到了蓬勃发展。在那之后，整个２０世　范围的普及电动汽车，一方面可以降低向大气中排放的温室气　纪期间，技术的革新带来了各类工业的不断发展，电力需求　体量，另一方面，人口密集区域中大量的汽车会使得空气质量　也在增加，全球的能源开始逐步从化石能源向电力能源过渡。　下降，造成各种环境污染，普及电动汽车就可以避免这一点。　在２０世纪７０年代期间，发生了数次石油危机。同时人　发电行业是另一个因使用化石燃料而带来环境污染的领　们也逐步意识到化石能源的污染性，各个国家均有不同的区　域。好在随着技术的进步，现在可供选择的发电手段已经不　域遭遇环境污染问题。清洁能源开始受到重视，电动汽车再　再局限于高污染的火电。像太阳能和风能发电这样的低排放、　次回到了各国首脑的视野里。然而，缺乏技术支持，ＰＥＶ的　可再生、少污染的发电手段也可以作为选择方案之一。这可　普及这也仅仅是个美好的愿景而已。　以极大的改善环境状况。　过去十多年间，很多国家的快速发展是以牺牲环境为代　近几年来电动汽车领域迎来了迅猛发展，因此，专业而　价的，在国内，迅猛的汽车行业发展和不断增加的汽车数量　体系化的研究电动汽车的普及及大规模接入电网后的合理调　使得我们对于化石能源的需求量只增不减，严重的影响了我　度就变得十分有必要，本文就其中的一个方面“电动汽车并　们生存的环境，空气污染能了新常态。这样的国家发展比比　入电网后的最优调度研究”展开深入探讨。　旨是。在这样的大环境下，许多国家采用了新的能源政策，　大规模普及电动汽车对电网的影响　目标重在发展经济、能源安全和环境保护。全球对新能源的　电动汽车作为一种新接入的配电系统中的负荷，其大小　需求极大的加速了电动汽车的发展。而且，最近的几年里，　不仅在时间上，在空间上也不断变化。空间变化源自用户的　电动汽车的技术有了长足的发展，储能更多、充放电性能优　驾驶路线及习性；时间变化则来自于用户的充电习惯。在大　异、能量密度更大的电池被研制出来，耗能更少的电机及其　规模普及电动汽车后，针对每一个用户做出模拟是十分不现　控制系统也被设计出来，补上了最基本的短板，电动汽车的　实的。因此，需要应用统计学中的工具，对电动汽车进行大　普及速度明显提升了许多。　规模的模拟，这是一个十分耐人寻味的研究方向。　发展经济：在澳大利亚这样的发达国家，电动汽车的技术　电动汽车作为一种特殊的负荷，具备时间与空间上的多　４６一　３１万一６０万◎　样性，它对电力系统的影响不仅仅在于配电网层面上，发电　及输电方面也会存在影响。营销方面，如果具备分时电价政　策，则电动汽车负荷也会因此而变化，这时对用户进行统计　学上Ａ，＊Ｊ，ｆ２为分析也将变得十分必要。　电动汽车并网调控的研究进展　目前的种种尝试，带来了诸多反馈。其中最普遍的是：　电动汽车大规模接入电力系统会影响很大。研究这一领域的　学者们已经意识到要想彻底利用电动汽车的储能效应，减轻　对电网的影响，就需要“合理正确的调控手段”。目前已经　有不少这方面的前人经验。　有的在“调度电动汽车充能”这个问题上，以“将配　电网络中的电压漂移和网络损耗达到最小化”为目标，构建　了电动汽车的最佳充能策略模型。在该模型中，作者考虑到　了电力潮流的各种制约与负荷预测的波动性，并制订了电动　汽车的充能策略，但并未涉及关于电动汽车与电网互动功能　（ｖｅｈｉｃｌｅ　ｔｏ　ｇｒｉｄ，Ｖ２Ｇ）的考虑；　电动汽车代理Ｋ＝＝　输电系统词度机构　图１　电动汽车调度问题的分层分区模式　率降低、使充电成本下降、调峰调谷等要求，需要做到对大　规模的电动汽车负荷的充电及用电行为的宏观控制与调整。　另一方面，电动汽车的控制策略则是致力于处理整个电　网遭遇的突发状况，如因局部故障导致的系统波动。为了保　障整个电网的运行，就需要局部的调整电动汽车的并网状况。　综上所述，电动汽车的调度与控制是一体化之，相辅相成的。　“由电网调度对电动汽车进行直接调度”是目前的主流　思想，很多文献都由此出发。但是这种思想虽然负荷现状，却　有一个关键问题未加考虑——电动汽车的数量。一旦电动汽车　大规模普及，其规模达到十万甚至百万数量级时，对其由统一　的调度机构进行直接管理就不现实了。另一方面，大量的电动　汽车一旦集中调度，每辆汽车均需要与中央调度联系，由此就　需要极度强大的通信网络，以目前的情况而言，不论是技术还　是人力都不足以支撑电动汽车的集中调度模式。　在电动汽车的并网调度这方面，还是应采取电网调度的　方法，即“统一管理，分级调度”。这种模式的运作方式如　图１所示。该模式的主要思路是：依据不同的用电层次／电　压等级，可以将整个电网划分为若干层；对于低压配电层，　可以按照用电地区进行进一步划分，形成若干配电控制区域。　这些区域可以由电网调度中的配网调度员来控制，亦可指定　第三方代理负责相关调控工作。通过委托配网调度或者第三　方代理，将工作细化到人力能够实现的程度。中央调度机构　不再执着于控制每辆电动汽车的具体充放电策略。　有的设计了一种在现有的电力市场运作模式下的电动汽车　调控手段，即通过向电力网络提供后备调频和在电１介较低的时段　充电这Ａｉｄｅ方式来运作，可以有效　氏电动汽车的总充能成本；　有的综合论述了一个最优调度方案，该方案是以一个丹　麦电力市场为背景，其内容涉及降低设备折旧成本、燃料成　本及电池充放成本，最终实现总成本降低；　有的应用统计学，研究了电动汽车充放电期间电力网络　中的概率潮流；　有的从降低碳排放量和电力系统的运行成本出发，设计　了关于电动汽车充能的配套机组模型；　有的从需求侧备用调度这个独特的角度，提出了许多关　于调度“可独立的小型电力网”及电力汽车的方法；　有的通过仿真，研究了电动汽车在大规模应用后的充能　统计特性，构建了关于“电动汽车在并网时的不确定性”的　模型，通过统计学和概率论中的数学工具能够将这些不确定　性问题变换成确定’眭问题；　另一方面，在电动汽车的充放电控制领域，也有一些研　究经验可供参考：　如在控制电动汽车参与调频这个领域，为了能够实现经　济效益最大化，利用经典最优控制理论，求解单个电动汽车　的控制策略；　也有建立了模型，用以找出合理控制的电动汽车的方法，　研究目的是借助电动汽车来实现负荷频率的调整；　结语　在环境污染的大环境下，许多国家采用了新的能源政策，　目标重在发展经济、能源安全和环境保护，近几年来迎合这　些需求的电动汽车领域迎来了迅猛发展，因此，专业而体系　化的研究电动汽车的普及及大规模接入电网后的合理调度就　变得十分有必要。　也有假定电动汽车可以参与到电力市场和服务市场中来，　同样利用经典最优控制理论来求解电动汽车的控制策略：　也有在无功控制方面，开发了利用电动汽车来进行调控　的策略：　也有的研究方向是负荷侧调控，全文设立了负荷侧调控的　基本原则，研究了配电网中接入电动汽车后的负荷侧调控问题。　电动汽车作为一种特殊的负荷，具备Ｉ￣ｌｆ，ａ３与空间上的多样　性，它对电力系统的影响不仅仅在于配电网层面上，发电及输　电动汽车并网调控的研究方向　同电网一样，电动汽车一旦并入电网，就也需要同样的　分层分区调度策略。在这方面，最终目标就是实现“电动汽　电方面也会存在影响。因此，需要应用统计学中的工具，对电　动汽车进行大规模的模拟，这是一个十分而寸人寻味的研究方向。　在普及电力汽车的种种尝试后，带来了诸多反馈。其中　最普遍的是：电动汽车大规模接入电力系统会影响很大。研　车在一段相对长＠ａ＇－Ｊｌ司（比如１天）之内能够做到电能最优　利用”。由此则可以确立：调度电动汽车这种负荷，为了能　够做到前文中提到与其他可再生能源发电系统配合、使网损　４７　究这一领域的学者们已经意识到要想彻底利用电动汽车的储　能效应，减轻对电网的影响，就需要“合理正确的调控手段”。