基于微網(wǎng)的電動汽車與電網(wǎng)互動技術(shù)

孫麗

摘 要：國家大力倡導(dǎo)節(jié)能減排的理念，有利于創(chuàng)建出良好的生態(tài)環(huán)境。電動汽車可以為人們出行提供方便，但是其無序充放電行為給電網(wǎng)的正常運(yùn)行造成影響，必須進(jìn)行有效的管理。文章從不同方面展開論述，實現(xiàn)電動汽車和電網(wǎng)之間的良好互動，從而提高使用的效益。

關(guān)鍵詞：微網(wǎng)；電動汽車；電網(wǎng)互動

1 引言

電動汽車的普及率不斷擴(kuò)大，成為了重要的交通工具。如果大量汽車在同一時間段充電，勢必會對電網(wǎng)產(chǎn)生巨大的沖擊，影響系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。車主充電方式不合理，使得成本在增加，降低了整體的效益。因此要進(jìn)行正確的引導(dǎo)，實現(xiàn)汽車和電網(wǎng)的協(xié)調(diào)配合。

2 V2G的控制模式

2.1 集中控制模式

是指在特定的區(qū)域內(nèi)，將所有的電動汽車看作是一個整體，電網(wǎng)對其進(jìn)行充電活動。此種模式最顯著的優(yōu)點就是增加了可供調(diào)度的容量，而且非常容易的控制，可以看出整體波動的趨勢，便于相關(guān)人員采用相應(yīng)的策略。但是建設(shè)成本非常的大，一般需要投入大量的資金，比較適合大規(guī)模電動汽車有序充放電過程。例如大城市中電動汽車的數(shù)量比較多，可以采用集中控制的模式，不僅提高了工作效率，而且操作簡單。要堅持具體問題具體分析的原則，結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況來看，不斷優(yōu)化充放電過程，發(fā)揮出電網(wǎng)的優(yōu)勢。

2.2 分散式模式

采用智能充電機(jī)將電動汽車和電網(wǎng)相連接，可以對目前情況做出全面的分析，了解可利用資源和剩余電量，在綜合考慮之下協(xié)調(diào)充放電行為。它的優(yōu)點是打破了時間和空間的局限，實現(xiàn)隨時隨地的充放電。但是對于單個電動汽車而言，所以接入電網(wǎng)的隨機(jī)性比較高，使得控制協(xié)調(diào)的難度非常高，一般情況下比較適合少數(shù)電動汽車充放電行為。智能充電機(jī)減少了人的參與程度，可以做出最科學(xué)的選擇，實現(xiàn)能量的調(diào)控。仍然存在很多不足之處，要不斷攻克技術(shù)上的難題，讓功能更加強(qiáng)大，減少不利因素的影響，達(dá)到最理想的效果。

2.3 基于微網(wǎng)的V2G模式

這種模式通過微網(wǎng)和大電網(wǎng)相連，電動汽車只需要和微網(wǎng)進(jìn)行能量交換就可以，調(diào)度中心根據(jù)分布式電源的出力情況、負(fù)荷需求以及包括電動汽車在內(nèi)的儲能裝置的荷電狀態(tài)，決定電動汽車是處于充電狀態(tài)還是放電狀態(tài)。如果微網(wǎng)電量無法滿足實際的需求，要從大電網(wǎng)中購電，相反情況下可以向大電網(wǎng)售電，不會造成資源的浪費(fèi)，實現(xiàn)最優(yōu)化的配置。其結(jié)合了集中控制模式和分散模式的優(yōu)點，各方面都比較完善，有效的實現(xiàn)了協(xié)調(diào)控制，體現(xiàn)出電動汽車和電網(wǎng)的良好互動性。靈活多變的方式可以應(yīng)對不同的情況，讓系統(tǒng)始終處于正常運(yùn)行的狀態(tài)。

3 電動汽車有序充放電的多目標(biāo)優(yōu)化模型

3.1 優(yōu)化目標(biāo)

微網(wǎng)負(fù)荷波動最小。一天分成24個時段，將風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、微網(wǎng)基本負(fù)荷和電動汽車組成的微網(wǎng)等效負(fù)荷的波動最小作為優(yōu)化目標(biāo)?？梢杂镁唧w的公式表示出來，在分析情況時可以采用，通過判斷數(shù)據(jù)的大小就可以得出最優(yōu)化的目標(biāo)。充放電行為會對微網(wǎng)負(fù)荷波動帶來影響，必須將其控制在合理的范圍內(nèi)，才能達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。外部因素有著很大的不確定性，時時刻刻都在發(fā)生著變化，所以必須要實現(xiàn)有效的控制，避免波動幅度過大。優(yōu)化目標(biāo)可以體現(xiàn)出資源的最大經(jīng)濟(jì)效益，電動汽車和電網(wǎng)合理的配置，朝著更好的方向發(fā)展。

可再生能源利用率大。經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，讓能源形勢更加緊張，必須尋找可再生能源才能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。風(fēng)能、太陽能、水能等都是取之不竭、用之不盡的，通過轉(zhuǎn)化可以產(chǎn)生電力資源，從而推動各項活動的順利開展?？稍偕茉丛陔妱悠囉行虺浞烹娍刂浦杏兄薮蟮男б?，可以為其提供強(qiáng)大的動力支持，處于高效的工作狀態(tài)之中。而且是沒有任何污染的，建設(shè)成本比較低，只需借用相關(guān)地設(shè)備就可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)化，讓能源使用更加的方便。要樹立起創(chuàng)新的意識，不斷開發(fā)出更多的可再生能源，拓寬電力能源獲取的渠道，減少單方面的壓力，達(dá)到整體的最優(yōu)化效果。

車主獲得的受益最大。電動汽車可以獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益，車主會在電價較低的時候充電，在電價較高的時候放電。一天之內(nèi)不同時間短電價是不一樣的，根據(jù)實際情況做出最佳的選擇，通過充電或者放電實現(xiàn)與電網(wǎng)或者微網(wǎng)之間的能量交換，可以為車主帶來更多的經(jīng)濟(jì)收入。當(dāng)然相互之間是有規(guī)律可循的，通過觀察找出內(nèi)在的聯(lián)系，用函數(shù)的形式表示出來，為車主提供正確的參考依據(jù)，取得最合理的數(shù)據(jù)。由此可見，電動汽車和普通汽車相比有著明顯的優(yōu)勢，會受到更多人的青睞，逐漸轉(zhuǎn)變交通工具選擇的觀念，體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)適用性的特點。

3.2 約束條件

首先是電池的可用容量約束。電動汽車車載蓄電池的容量是一定的，為了減小電池過渡充電和深度放電產(chǎn)生的不利影響，所以電池可用容量應(yīng)該保持在合理的范圍之內(nèi)。其次是次日行使需求約束。汽車第二天需要使用較長時間，要保證在獨立的情況下具有最低電池容量，可以滿足活動的需要，避免影響正常的工作生活。最后是電網(wǎng)的功率平衡。在對電動汽車充放電過程中，要實現(xiàn)平穩(wěn)的運(yùn)行，避免功率過大對電池造成傷害。約束條件實際上是一種有效的保護(hù)措施，讓汽車始終充滿能量，可以發(fā)揮出應(yīng)有的功能。

4 多目標(biāo)優(yōu)化模型的求解

一般情況下，白天是用電的高峰期，電動汽車可以作為電源向微網(wǎng)提供電能，在夜晚的時候可以被看作負(fù)荷來吸收過剩的電能。在進(jìn)行電動汽車充放電優(yōu)化控制時，要選擇白天時段供電曲線和夜晚時段負(fù)荷曲線的最低點，利用放電或者充電來彌補(bǔ)缺陷，被稱為尋谷優(yōu)化算法。由于某個時間段內(nèi)曲線的最低點是不變的，當(dāng)發(fā)生更新情況的時候，就會出現(xiàn)超過負(fù)荷需求的現(xiàn)象，導(dǎo)致充放電被分成多個時間段，限制了自身的靈活性，使得在用電量大的時候無法完全釋放電網(wǎng)能量，可再生能源的利用效率低，必須進(jìn)行積極的創(chuàng)新。

4.1 變閾值優(yōu)化算法

該算法和尋谷優(yōu)化算法最大的區(qū)別就是在充放電過程中可以進(jìn)行調(diào)整，有效實現(xiàn)靈活的控制。主要方式是通過改變電動汽車充放電量的閾值來實現(xiàn)，如果更新的負(fù)荷曲線超過供電曲線時，可以通過增加閾值線保證充放電時段不被分割。出于安全考慮，在充電的過程中，閾值線不能大于分布式電源的最大發(fā)電量，放電過程中，不能大于微網(wǎng)中的負(fù)荷值。將夜晚用電低谷期微網(wǎng)不含電動汽車的基本負(fù)荷的最小值作為充電閾值線的初始值，將白天用電高峰期微網(wǎng)分布式電源發(fā)電量的最小值作為放電閾值線的初始值。

4.2 充放電速率可調(diào)優(yōu)化算法

在變閾值優(yōu)化算法中，參與微網(wǎng)能量調(diào)度的電動汽車數(shù)量是可以根據(jù)實際情況改變的，可以有效的控制供電量和吸電量，平衡微網(wǎng)內(nèi)部的電能供需之間的關(guān)系和提高分布式發(fā)電的利用率。但是電動汽車的充放電速率是一樣的，一定程度上限制了能量調(diào)度的靈活性。因此在閾值優(yōu)化算法的基礎(chǔ)上，提出了充放電速率可調(diào)優(yōu)化算法，可以進(jìn)行有效的控制。當(dāng)電網(wǎng)能量不穩(wěn)定的時候，可以調(diào)整電動汽車的充放電速率，保證和實際的需求相一致，從而實現(xiàn)有效的配合。

5 結(jié)語

綜上所述，為了保證電動汽車的有序充放電行為，要處理好電網(wǎng)能量供需平衡的關(guān)系。采用微網(wǎng)的形式，可以提高電力資源的經(jīng)濟(jì)效益，未來面臨的情況會更加復(fù)雜，要加大對這方面的研究，實現(xiàn)電動汽車和電網(wǎng)的有效互動。

參考文獻(xiàn)：

[1] 薛紅紅.電動汽車與電網(wǎng)互動技術(shù)之協(xié)調(diào)充電策略探究[D].華中師范大學(xué)，2016.

[2] 周天沛，孫偉. 基于微網(wǎng)的電動汽車與電網(wǎng)互動技術(shù)[J].電力系統(tǒng)自動化，2018，42（3）：98～104+117.

[3] 吳浩.電動汽車與電網(wǎng)互動技術(shù)的研究[D].天津理工大學(xué)，2015.

[4] 吳鑫鑫.電動汽車參與電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)的調(diào)度策略研究[D].電子科技大學(xué)，2017.