微網概念下電動汽車充放電控制策略

吳建梅

摘 要：微網概念下大規模接入的充電汽車可能導致電網電能質量的下降甚至整個微網系統的崩潰。基于此該文綜合考慮電網用電高、低峰的狀態，結合電池儲能系統，形成適合不同電網用電狀態下的充電汽車、微電網以及電池儲能系統之間的充放電控制策略。對于合理控制電池儲能系統以及電動汽車參與用電高、低峰荷調節具有現實意義。

關鍵詞：微網 電動汽車 充放電控制 電池儲能系統

中圖分類號：TM732 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）12（a）-0075-02

發展電動汽車是保障低碳能源的趨勢，我國也將電動汽車的發展作為戰略性新興產業。對于保障電動汽車充電基礎設施，國家電網公司提出“換電為主，插沖為輔，集中充電，統一配送”的模式[1-2]。電動汽車的發展也伴隨著微電網的發展，微網（Microgrid）是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉換裝置、本地負荷、監控及保護裝置等組成的一個能夠實現自我控制、保護和管理的小型發配電系統。微網可以并網運行，也可以孤島運行。大規模充電汽車PHEVs（Plug-in hybrid electric vehicles）同時接入微網使用時，可能導致孤島運行的微電網電能質量下降，甚至整個微網的不穩定性。因此需要建立智能充電站以實現對大量電動汽車充電的優化控制。

1 微網概念下電動汽車智能充電站控制結構框圖

智能充電站應該能夠實現最優化的充電和放電，連接在智能充電站上的電動汽車也能夠參與用電高峰和低峰的調節。如圖1所示為智能充電站的控制框圖，該系統由5個電動汽車充電站和一個電池儲能系統BSS（battery storage system）構成，為電動汽車提供快速的直流充電。該網絡通過AC/DC變流器與AC母線連接，AC母線與分布式發電網連接形成微網供配電系統。電動汽車控制室負責電動汽車的控制策略，實現整個電網高、低峰的最優調節。

2 智能充電站充放電策略控制策略

電動汽車的控制策略如圖2所示，根據電網用電高、低峰荷、電池儲能狀態、電動汽車狀態一共有7種充放電方式：微電網系統無電動汽車、電動汽車向AC母線充電、AC母線向電動汽車充電、電池儲能系統向AC母線充電、AC母線向電池儲能系統充電、電池儲能系統向電動汽車充電、電動汽車向電池儲能系統充電。具體操作流程如下所述。

（1）獲取狀態參數如：電池儲能荷電狀態SOC電池儲能、電動汽車荷電狀態SOC汽車、電網高低峰用電狀態、電動汽車接入狀態等。

（2）如果電網不可用或者處于高峰用電狀態則轉向步驟3，否則轉向步驟10。

（3）如果沒有電動汽車接入則轉向步驟4，否則轉向步驟5。

（4）如果電池儲能系統的荷電狀態大于20%，電池儲能系統向AC母線充電。否則轉向步驟1。

（5）如果電動汽車處于充電狀態則轉向步驟6，否則轉向步驟8。

（6）如果電池儲能系統的荷電狀態大于20%，電池儲能系統向電動汽車充電直到達到電動汽車的充電上限，然后轉向步驟1。否則直接轉向步驟7。

（7）如果AC母線向電動汽車充電并且達到了電動汽車電池的充電上限，則轉向步驟1。

（8）如果電池儲能系統的荷電狀態大于90%，電動汽車則放電給AC母線直到電動汽車放電達到放電下限轉到步驟1。否則直接轉到步驟9。

（9）電動汽車向儲能電池系統充電直到電動汽車達到放電下限轉向步驟1。

（10）如果沒有電動汽車接入則轉向步驟11，否則轉向步驟5。

（11）如果電池儲能系統的荷電狀態小于90%，AC母線向電池儲能系統充電。否則直接轉向步驟1。

3 結語

該文以微電網配電模式下電動汽車的有效充放電控制策略為研究對象，充分考慮大規模電動汽車接入微電網對電網穩定性和用電高、低峰調節的影響。設計了智能充電站的充放電策略，對于合理規劃智能電網有實際意義。

參考文獻

[1] 陳良亮，張浩，倪峰，等.電動汽車能源供給設施建設現狀與發展討論[J].電力系統自動化，2011，35（14）：11-17.

[2] 張文亮，武斌，李武峰，等.我國純電動汽車的發展方向及能源供給模式的探討[J].電網技術，2009，33（4）：1-5.