微網(wǎng)概念下電動汽車充放電控制策略

吳建梅

摘 要：微網(wǎng)概念下大規(guī)模接入的充電汽車可能導(dǎo)致電網(wǎng)電能質(zhì)量的下降甚至整個微網(wǎng)系統(tǒng)的崩潰。基于此該文綜合考慮電網(wǎng)用電高、低峰的狀態(tài)，結(jié)合電池儲能系統(tǒng)，形成適合不同電網(wǎng)用電狀態(tài)下的充電汽車、微電網(wǎng)以及電池儲能系統(tǒng)之間的充放電控制策略。對于合理控制電池儲能系統(tǒng)以及電動汽車參與用電高、低峰荷調(diào)節(jié)具有現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：微網(wǎng) 電動汽車 充放電控制 電池儲能系統(tǒng)

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

發(fā)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(fā)展作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。對于保障電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施，國家電網(wǎng)公司提出“換電為主，插沖為輔，集中充電，統(tǒng)一配送”的模式[1-2]。電動汽車的發(fā)展也伴隨著微電網(wǎng)的發(fā)展，微網(wǎng)（Microgrid）是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、本地負(fù)荷、監(jiān)控及保護(hù)裝置等組成的一個能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的小型發(fā)配電系統(tǒng)。微網(wǎng)可以并網(wǎng)運(yùn)行，也可以孤島運(yùn)行。大規(guī)模充電汽車PHEVs（Plug-in hybrid electric vehicles）同時接入微網(wǎng)使用時，可能導(dǎo)致孤島運(yùn)行的微電網(wǎng)電能質(zhì)量下降，甚至整個微網(wǎng)的不穩(wěn)定性。因此需要建立智能充電站以實現(xiàn)對大量電動汽車充電的優(yōu)化控制。

1 微網(wǎng)概念下電動汽車智能充電站控制結(jié)構(gòu)框圖

智能充電站應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)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(diào)節(jié)。如圖1所示為智能充電站的控制框圖，該系統(tǒng)由5個電動汽車充電站和一個電池儲能系統(tǒng)BSS（battery storage system）構(gòu)成，為電動汽車提供快速的直流充電。該網(wǎng)絡(luò)通過AC/DC變流器與AC母線連接，AC母線與分布式發(fā)電網(wǎng)連接形成微網(wǎng)供配電系統(tǒng)。電動汽車控制室負(fù)責(zé)電動汽車的控制策略，實現(xiàn)整個電網(wǎng)高、低峰的最優(yōu)調(diào)節(jié)。

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(jù)電網(wǎng)用電高、低峰荷、電池儲能狀態(tài)、電動汽車狀態(tài)一共有7種充放電方式：微電網(wǎng)系統(tǒng)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(tǒng)向AC母線充電、AC母線向電池儲能系統(tǒng)充電、電池儲能系統(tǒng)向電動汽車充電、電動汽車向電池儲能系統(tǒng)充電。具體操作流程如下所述。

（1）獲取狀態(tài)參數(shù)如：電池儲能荷電狀態(tài)SOC電池儲能、電動汽車荷電狀態(tài)SOC汽車、電網(wǎng)高低峰用電狀態(tài)、電動汽車接入狀態(tài)等。

（2）如果電網(wǎng)不可用或者處于高峰用電狀態(tài)則轉(zhuǎn)向步驟3，否則轉(zhuǎn)向步驟10。

（3）如果沒有電動汽車接入則轉(zhuǎn)向步驟4，否則轉(zhuǎn)向步驟5。

（4）如果電池儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)大于20%，電池儲能系統(tǒng)向AC母線充電。否則轉(zhuǎn)向步驟1。

（5）如果電動汽車處于充電狀態(tài)則轉(zhuǎn)向步驟6，否則轉(zhuǎn)向步驟8。

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

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

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

（9）電動汽車向儲能電池系統(tǒng)充電直到電動汽車達(dá)到放電下限轉(zhuǎn)向步驟1。

（10）如果沒有電動汽車接入則轉(zhuǎn)向步驟11，否則轉(zhuǎn)向步驟5。

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

3 結(jié)語

該文以微電網(wǎng)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(guī)模電動汽車接入微電網(wǎng)對電網(wǎng)穩(wěn)定性和用電高、低峰調(diào)節(jié)的影響。設(shè)計了智能充電站的充放電策略，對于合理規(guī)劃智能電網(wǎng)有實際意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳良亮，張浩，倪峰，等.電動汽車能源供給設(shè)施建設(shè)現(xiàn)狀與發(fā)展討論[J].電力系統(tǒng)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(fā)展方向及能源供給模式的探討[J].電網(wǎng)技術(shù)，2009，33（4）：1-5.