中國科學院電力電子與電氣驅動重點實驗室、中國科學院大學、北京電動車輛協(xié)同創(chuàng)新中心、國網(wǎng)北京市電力公司的研究人員楊冰、王麗芳等，在2015年第14期《電工技術學報》上撰文，提出一種基于分層控制的有序充電控制架構，能夠與傳統(tǒng)電網(wǎng)控制架構融合的基礎上，實現(xiàn)配電網(wǎng)范圍內電動汽車和分布式可再生電源的協(xié)同有序控制。
協(xié)同控制系統(tǒng)分為兩層：配電網(wǎng)控制系統(tǒng)和站級控制系統(tǒng)。配電網(wǎng)控制系統(tǒng)以配電變壓器處負荷方差最小為目標，以電動汽車總充電能量需求，充電功率為約束進行有序調度，并把調度計劃上傳給電網(wǎng)調度中心，以安排發(fā)電機出力；站級系統(tǒng)以實際充電曲線與調度指令誤差最小為目標，以單臺電動汽車和換電電池的充電電量需求為約束，進行實時有序充電控制。以北京市某地區(qū)實際數(shù)據(jù)為例，驗證了協(xié)同控制系統(tǒng)的合理性和準確性。
近年來，隨著人們對環(huán)境問題的重視，電動汽車的發(fā)展利用受到各國政府和消費者的青睞[1]，其最主要的原因在于電動汽車的節(jié)能性和低排放等優(yōu)點。如果將可再生能源與電動汽車聯(lián)合使用，能夠進一步降低碳排放[2]；然而自然情況下可再生能源具有不可控性和不確定性[3]，電動汽車接入電網(wǎng)會增大電網(wǎng)負荷峰谷差，增大網(wǎng)絡損耗等[1,4,5]，不利于電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，因此有必要研究電動汽車與可再生能源協(xié)調控制問題。
目前關于電動汽車與可再生能源協(xié)調控制的研究主要有以下幾個方面：1)區(qū)域電動汽車與可再生能源的協(xié)同調度[2,6]；2)含有電動汽車和可再生能源的經(jīng)濟調度[3]；3)基于微電網(wǎng)或分布式配電網(wǎng)的電動汽車與可再生能源協(xié)調控制[7-11]。
文獻[2]以電網(wǎng)運行的負荷方差最小為目標，建立了區(qū)域電網(wǎng)對風電和電動汽車的協(xié)同調度模型；文獻[6]中分析了電動汽車與風電協(xié)同調度對碳排放量的經(jīng)濟性。文獻[3]分別建立風力發(fā)電出力和電動汽車充電需求的隨機模型，以運行成本最小為目標建立電動汽車與風力發(fā)電協(xié)調控制的經(jīng)濟調度模型。
文獻[10]針對電動汽車與可再生能源集成問題進行建模，提出了集成系統(tǒng)中電動汽車與分布式電源的協(xié)同控制方法。然而這些研究中卻存在很多的不足，區(qū)域協(xié)同調度方法中僅僅從區(qū)域電網(wǎng)的角度分析了電動汽車與可再生能源協(xié)同控制的可行性，而沒有研究如何將風電合理的分配到各配電網(wǎng)中；以微電網(wǎng)和分布式配電網(wǎng)為基礎進行控制的方法僅僅考慮了某一配電變壓器下或微電網(wǎng)內的有序控制方法。
另外，目前電動汽車有序充電方法僅考慮了電動汽車充電對電網(wǎng)的影響[12-15]，如減少配電網(wǎng)的網(wǎng)損、負荷指標、電壓指標等，而很少考慮電力系統(tǒng)對配電網(wǎng)的調度，因此有序充電控制模型很難與現(xiàn)有的電網(wǎng)調度系統(tǒng)集成。文獻[16]中提出了電網(wǎng)側對電動汽車充電負荷進行調度的概念，但是僅實現(xiàn)了電動汽車充電站的有序充電方法，而沒有給出電網(wǎng)側的調度計算方法。
電動汽車和分布式電源是未來智能配電網(wǎng)中必不可少的負荷和電源，如何對這些元件進行合理的調度是一個至關重要的研究課題。鑒于上述研究中的不足及研究思路，本文提出一種分層有序充電控制架構，在配電網(wǎng)建立兩層控制系統(tǒng)：配電系統(tǒng)控制系統(tǒng)和站級控制系統(tǒng)，給出了相應的控制模型，能夠在與傳統(tǒng)電網(wǎng)控制架構融合的基礎上，實現(xiàn)配電網(wǎng)范圍內電動汽車與分布式可再生電源的協(xié)同有序控制。
圖1 電動汽車與分布式電源協(xié)同控制架構
結語
本文提出了一種基于配電網(wǎng)的電動汽車和分布式電源分層有序控制模型，能夠實現(xiàn)配電網(wǎng)對電動汽車和分布式電源的協(xié)同控制，實現(xiàn)配電網(wǎng)調度系統(tǒng)與電力系統(tǒng)調度系統(tǒng)融合。通過仿真模擬得出以下結論：
(1)配電系統(tǒng)級控制系統(tǒng)采用以綜合負荷方差最小為目標的優(yōu)化模型及自適應粒子群算法，能夠合理的安排控制范圍內電動汽車充電計劃，使得配電網(wǎng)公共連接母線處的負荷波動最小。
(2)站級調度系統(tǒng)能夠根據(jù)調度指令，在滿足充電需求的前提下，合理安排電動汽車及換電電池的有序充電。
(3)由于電動汽車充電能量預測誤差和站級控制系統(tǒng)控制誤差的存在，分層有序充電控制系統(tǒng)會有一定的誤差，但是并不大。然而，在研究中沒有考慮具體的配電網(wǎng)結線形式，因此沒有考慮配電網(wǎng)網(wǎng)絡損耗和負荷節(jié)點電壓約束等問題，可作為進一步研究的內容。
