考虑可再生能源接入的电动汽车有序充放电调控策略研究

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“双碳”目标的提出使得我国能源电力行业与传统交通领域面临结构转型和绿色低碳转型的问题。随着并网风电装机规模以及电动汽车(Electric Vehicle,EV)数量日益增加,使得电力系统面临调控困难和弃风等运行稳定性、经济性问题。由于电动汽车具有充放电负荷可调节的属性,规模化并网电动汽车可作为电网侧重要的灵活性可调节资源。通过研究有效的电动汽车与可再生能源的协同调度策略,可以充分发挥电动汽车灵活可调的潜力,一方面促进电力系统的高效稳定运行,另一方面有效提高电动汽车运行的经济性。本文综合考虑电动汽车出行特性、用户参与调控意愿、电动汽车碳配额、电动汽车充电负荷响应特性等因素,围绕可再生能源接入下的电动汽车有序充放电控制策略以及利用电动汽车消纳弃风策略展开研究。(1)对于电动汽车的出行时间不确定性,提出一种自适应带宽的改进核密度估计方法,用于拟合电动汽车的起始出行时间、停驶时间及行驶路程的概率分布;对于电动汽车的出行空间不确定性,采用出行链理论对电动汽车的空间转移特性进行描述。以此建立起电动汽车用户出行时空参数分布模型。(2)在考虑电动汽车出行特性、用户响应意愿的基础上,提出一种综合充电电价动态更新机制与碳配额收益的电动汽车有序充放电调度策略。首先,依据基础负荷、分布式电源出力以及电动汽车动态接入信息,建立电动汽车有序充放电电价动态更新模型;其次,依据接入电网时段的动态充放电电价信息及荷电状态(State of Charge,SOC),构建电动汽车参与有序调控的经济效益评价模型,并借助模糊逻辑控制算法对电动汽车用户的响应意愿进行推算;最终,以降低电动汽车用户调度成本、配网负荷波动为优化目标,构建电动汽车充放电负荷调度模型,并利用启发式算法对优化模型进行求解。仿真结果验证了此策略在降低电动汽车用户充电成本、提高用户响应意愿以及降低配网负荷波动的有效性。(3)为实现利用电动汽车有序充电实现消纳弃风的目的,提出一种基于电动汽车充电负荷-电价响应特性实现电动汽车消纳弃风的策略。首先,利用电动汽车用户对充电价格的敏感程度建立起电动汽车用户自主响应模型;其次,建立融合弃风消纳、平抑风电出力波动、波动幅度的目标函数,并提出一种改进的量子粒子群优化算法,对优化模型进行求解,得出相应的动态分时电价用于引导电动汽车用户响应有序充电策略;最终,仿真实验结果表明了该改进算法可有效提高收敛速度;该策略可有效实现提高电力系统风电消纳率、抑制系统等效风电出力波动的目的。
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