含電動(dòng)汽車(chē)的電力系統(tǒng)頻率控制與經(jīng)濟(jì)調(diào)度.pdf

1、維持發(fā)電功率與用電負(fù)荷的有功平衡是電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的一項(xiàng)基本任務(wù)。頻率控制與經(jīng)濟(jì)調(diào)度是與實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)有功平衡相關(guān)的兩個(gè)重要舉措。隨著風(fēng)電、光伏發(fā)電等可再生能源發(fā)電在電力系統(tǒng)中所占比重的增大，傳統(tǒng)的依靠調(diào)節(jié)常規(guī)機(jī)組出力跟蹤負(fù)荷功率波動(dòng)的有功平衡方式將面臨巨大挑戰(zhàn)。電動(dòng)汽車(chē)的規(guī)?；尤雽殡娏ο到y(tǒng)提供充足、靈活的負(fù)荷側(cè)可調(diào)節(jié)資源。吸納電動(dòng)汽車(chē)參與電力系統(tǒng)的有功調(diào)度與控制，對(duì)保障電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)未來(lái)電力系統(tǒng)新環(huán)境下的源-荷

2、協(xié)同調(diào)度與控制具有重要的意義。本文以含電動(dòng)汽車(chē)的電力系統(tǒng)頻率控制與經(jīng)濟(jì)調(diào)度為研究對(duì)象，研究?jī)?nèi)容涉及AGC系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)、電動(dòng)汽車(chē)換電站輔助調(diào)頻、含電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度三個(gè)方面，完成的工作和所取得的研究成果歸納如下：
　　提出了一種基于社會(huì)學(xué)習(xí)自適應(yīng)細(xì)菌覓食算法的互聯(lián)電網(wǎng)AGC系統(tǒng)PI/PID控制器優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。該方法將社會(huì)學(xué)習(xí)機(jī)制及自適應(yīng)步長(zhǎng)策略引入到標(biāo)準(zhǔn)細(xì)菌覓食優(yōu)化算法中，通過(guò)對(duì)群體最優(yōu)個(gè)體及自身歷史最優(yōu)位置的社會(huì)認(rèn)知和學(xué)習(xí)，

3、自適應(yīng)調(diào)整趨化步長(zhǎng)，改進(jìn)細(xì)菌尋優(yōu)過(guò)程中的趨化、群聚及繁殖等操作，提高了算法的收斂性能和尋優(yōu)精度。算例分析表明，采用所提方法優(yōu)化設(shè)計(jì)的PI/PID控制器相比于其它算法設(shè)計(jì)的控制器，具有更好的ITAE指標(biāo)及動(dòng)態(tài)時(shí)域響應(yīng)性能，能夠抵御系統(tǒng)參數(shù)變化對(duì)頻率控制性能的影響，表現(xiàn)出較強(qiáng)的魯棒性和穩(wěn)定性。該方法可直接應(yīng)用于含電動(dòng)汽車(chē)輔助調(diào)頻的AGC系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)。
　　提出了一種基于混合小生境細(xì)菌覓食-模式搜索算法的含電動(dòng)汽車(chē)電力系統(tǒng)AGC模糊P

4、ID控制器優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。該方法將小生境技術(shù)引入到標(biāo)準(zhǔn)細(xì)菌覓食算法中，通過(guò)健康度共享機(jī)制及限制競(jìng)爭(zhēng)策略增加繁殖階段種群的多樣性，提高了算法的全局尋優(yōu)能力；然后將細(xì)菌覓食優(yōu)化求得的結(jié)果作為模式搜索的初始點(diǎn)，使得算法在當(dāng)前最優(yōu)解鄰域內(nèi)繼續(xù)執(zhí)行精細(xì)化搜索，提高了算法的求解精度。算例分析表明，采用所提方法設(shè)計(jì)的模糊PID控制器能夠提高含電動(dòng)汽車(chē)AGC系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制性能，且相比于其它方法設(shè)計(jì)的控制器，具有更快的調(diào)節(jié)時(shí)間、更小的超調(diào)量、更低的ITAE

5、指標(biāo)及更強(qiáng)的魯棒性。
　　將電動(dòng)汽車(chē)換電站引入到傳統(tǒng)的負(fù)荷頻率控制問(wèn)題中，提出了一種考慮換電站與電網(wǎng)互動(dòng)(Station-to-Grid, S2G)的負(fù)荷頻率控制模型。在分析S2G參與調(diào)頻的基本框架的基礎(chǔ)上，采用排隊(duì)論和安全庫(kù)存策略計(jì)算換電站的可用調(diào)頻備用，建立了考慮可用調(diào)頻備用約束的集中 S2G模型。在階躍負(fù)荷及隨機(jī)負(fù)荷擾動(dòng)下，仿真分析了 S2G調(diào)頻對(duì)電網(wǎng)頻率控制性能的影響。仿真結(jié)果表明，S2G調(diào)頻能顯著抑制頻率偏差及聯(lián)絡(luò)線功率

6、偏差的波動(dòng)，降低常規(guī)機(jī)組的調(diào)頻出力，提高電網(wǎng)頻率控制的動(dòng)態(tài)性能。
　　提出了一種考慮動(dòng)態(tài)可控容量約束的換電站輔助調(diào)頻策略及調(diào)頻收益計(jì)算方法。通過(guò)蒙特卡洛方法隨機(jī)模擬換電站內(nèi)車(chē)輛換電及電池充電的排隊(duì)行為，計(jì)算換電站的動(dòng)態(tài)可控容量，建立了考慮電池SOC及動(dòng)態(tài)可控容量約束的S2G集中等效模型，能夠維持換電站電池SOC及有功出力在可允許的范圍之內(nèi)。采用基于濾波方法的AGC協(xié)調(diào)控制策略，將AGC調(diào)節(jié)信號(hào)中的高頻分量分配給換電站，能夠避免過(guò)度

7、調(diào)節(jié)使得換電站退出調(diào)頻。基于成本效益方法分析了換電站參與調(diào)頻的經(jīng)濟(jì)性。仿真結(jié)果驗(yàn)證了所提模型和策略的有效性，表明換電站儲(chǔ)能輔助調(diào)頻具有良好的應(yīng)用前景。
　　提出了一種考慮電動(dòng)汽車(chē)可調(diào)度容量變化及總充電需求約束的動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型及求解方法。該模型將電動(dòng)汽車(chē)集控中心作為調(diào)度對(duì)象，基于電動(dòng)汽車(chē)行駛規(guī)律的隨機(jī)模擬得到每個(gè)時(shí)段的可調(diào)度容量及總充電需求，通過(guò)在目標(biāo)函數(shù)中引入負(fù)荷波動(dòng)方差懲罰成本來(lái)避免電動(dòng)汽車(chē)在負(fù)荷高峰時(shí)段充電。另一方面，將自適