电动汽车参与电力系统调频控制策略研究

发布时间：2017-09-15 14:52

  本文关键词：电动汽车参与电力系统调频控制策略研究

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【摘要】：随着经济的发展,能源危机和环境问题已经变成悬在人类头顶的达摩克利斯之剑。解决之道是大力开发可再生能源,将大量低碳环保的可再生能源转换为电能以满足经济发展的能源需求。然而,可再生能源例如风能发电、光伏发电能具有间歇性和波动性,它们出力的预测精度也不高。因此可再生能源大量并网可能会导致负荷不平衡,进而引起电网频率质量问题。电动汽车兼有移动储能和可控负荷的特性,给解决可再生能源并网可能引起的频率波动问题提供了一条解决方案。基于此,本文研究对电动汽车参与电力系统调频的控制策略进行了研究。本文主要进行了传统电力系统调频建模、电动汽车接入电网调频模型、调频功率响应策略和调频功率分配策略的研究。首先研究了传统电力系统各个组成的模型和电动汽车参与调频的模型,最终建立了电动汽车参与调频的仿真模型。通过一种分层分区域控制的代理商机制,电动汽车接入电网可以提供一次调频和二次调频的辅助服务。调频功率响应策略是电动汽车集群对电网频率偏差和AGC信号进行充放电功率调节策略,其过程不考虑电动汽车集群内部调频功率分配问题。而功率分配策略则考虑电动汽车用户需求,代理商将功率按照功率分配策略分配到每辆可控电动汽车上。本文提出一种模糊自适应PID功率响应策略可以改善可再生能源波动大和调频过程复杂非线性的系统的频率响应。本文在MATLAB中建立了考虑电动汽车参与调频的模型,并对不同应用情景进行了仿真。仿真结果表明电动汽车同时参与一次调频和二次调频可以显著减小系统的频率偏差和频率恢复时间,而提出的模糊自适应PID功率响应策略在对功率响应进行了优化从而使系统频率偏差更小和频率恢复时间更短。采用文中的功率响应策略可以使随机负荷波动引起的频率偏差的方差更小,频率偏差更集中。因此在一定程度上可以提高系统运行的稳定性和经济性。本文第4章提出了一种基于SOC优先级排序的调频功率分配策略和电动汽车总储能模型。这种SOC功率分配策略根据需要将SOC限制在用户规定的范围内,在一定程度上满足了用户的行驶需求；总储能模型考虑了电动汽车的充放电功率、可控数量变化和储能限制。在MATALAB中对提出的功率分配策略和总储能模型在一天的随机调频功率信号下的可控电动汽车的SOC变化和总储能变化进行了分析计算,验证了所提出功率分配策略和总储能模型的有效性。未来电动汽车成为人们出行交通运输的主流之一。电动汽车在一定条件下具有可控负荷与移动储能的特性,可以为电网提供诸多辅助服务。在电动汽车大规模应用情况下,本文为发掘大规模电动汽车利用其可控负荷特性和储能特性为电网调频辅助服务的控制策略提供了一定的参考。
【关键词】：电动汽车 电力系统 频率调节 功率响应 功率分配
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U491.8;TM73
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 研究的背景及意义11-12
• 1.2 电力系统频率调节面临的挑战12-13
• 1.2.1 传统调频方法概述12
• 1.2.2 面临的问题12-13
• 1.3 电动汽车参与调频可行性13-14
• 1.3.1 V2G技术的发展13-14
• 1.3.2 参与调频的优势14
• 1.4 电动汽车参与调频研究现状14-16
• 1.4.1 国外研究现状14-16
• 1.4.2 国内研究现状16
• 1.5 本文主要研究内容16-18
• 第2章 电力系统调频及电动汽车调频接入框架18-26
• 2.1 电力系统的频率调整18-21
• 2.1.1 一次调频19-20
• 2.1.2 次调频20-21
• 2.2 电动汽车参与调频接入框架21-25
• 2.2.1 代理商机制21-22
• 2.2.2 电动汽车入网运行角色转换22-23
• 2.2.3 电动汽车功率调整模型23-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第3章 电动汽车集群参与电力系统调频模型及其功率响应控制策略26-49
• 3.1 传统机组调频模型建立26-32
• 3.1.1 发电机-负荷模型26-28
• 3.1.2 原动机模型28-29
• 3.1.3 调速器模型29-30
• 3.1.4 调频器模型30-31
• 3.1.5 联络线模型31-32
• 3.2 电动汽车参与调频模型32-35
• 3.2.1 电动汽车参与一次调频33-34
• 3.2.2 电动汽车参与二次调频34-35
• 3.3 模糊自适应PID调频功率响应策略35-38
• 3.4 仿真算例研究38-47
• 3.4.1 有无EV参与调频39-44
• 3.4.2 不同功率控制响应策略比较44-47
• 3.5 本章小结47-49
• 第4章 考虑用户需求的电动汽车调频功率分配策略49-60
• 4.1 代理商可控电动汽车数量计算49-52
• 4.2 考虑用户需求的功率分配策略52-55
• 4.3 考虑电动汽车用户需求的参与调频模型55-57
• 4.3.1 可控电动汽车储能计算55-56
• 4.3.2 功率和能量约束56-57
• 4.4 仿真研究57-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第5章 结论及展望60-62
• 5.1 结论60-61
• 5.2 展望61-62
• 参考文献62-67
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果67-68
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作68-69
• 致谢69

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本文编号：857190