研究電動汽車分布式儲能控制方法

于海生

摘 要：基于電動企業分布式儲能控制約束條件，對電動汽車分布式儲能控制進行分析，提出控制策略。每個分布式儲能控制節點電動汽車，其具體控制主要從車群管理、充放電管理、充放電切換等方面，采取相應的措施，以實現分布式儲能控制。電動汽車是汽車領域發展的主要方向，因此加強電動汽車分布式儲能控制的研究，有著必要性。

關鍵詞：電動汽車；分布式儲能；控制方法；約束條件

隨著新能源的發展，部分國家與地區，實現了光伏發電，而且成本低于化石能源。分布式發電系統的應用，對零碳生活時代的實現，有著極大的推動作用。可持續再生能源具有清潔性與環保性等特點，被認為是解決環境污染問題的主要途徑。現階段全球能源消費結構整不斷地朝向清潔型方向發展。

一、能源互聯網穩定性概述

隨著風力與光伏等可再生能源的應用與發展，使得電動汽車成為汽車領域新的消費增長點。可再生能源發電成本比傳統化石能源要低，但是可再生能源的接入，具有間歇性與不穩定性，因此優化儲能系統配置，對能源互聯網的穩定，有著積極的作用。鋰離子電池技術是動力市場以及儲能市場的基本需求，是未來一段時期內的主流儲能技術。

二、電動汽車分布式儲能控制約束條件

1.電池約束

電動汽車分布式儲能控制約束條件中，電池約束是主體，是分布式儲能參與的重要主體。鋰離子電池具有高能量密度，而且壽命較長。基于鋰離子電池技術，結合專業的PACK設計與熱管理系統以及智能BMS系統，采取多級系統級均衡管理的方式，以及自修正SOS算法與多級安全控制機制，能夠實現靈活組網，自動識別與恢復故障，以滿足各種類型分布式儲能應用需求，實現分布式能源儲能一體化。

2.電網約束

電動汽車在實際應用中，能夠在停車場或者車庫等，利用電網V2G節點，來接入配電網，進行電動汽車分布式儲能調度。通常各電網V2G節點，能夠實現多輛電動汽車同時充放電。而加入到分布式儲能后的配電網，其支路要滿足潮流約束，主要包括電網V2G節點以及其它節點電壓約束，具體如下列公式：

|UiUj（Gijcosθij+Bijsinθij）-U2iGij|

≤PLmax （1）

Pi-PLload

=Ui（Gijcosθij+Bijsinθij） （2）

Qi-QLload

=Ui（Gijsinθij-Bijcosθij） （3）

ULmin≤Ui≤ULmax

在公式中，Pi為節點i的分布儲能有功、Pi.load為有功負荷、Qi為無功出力、Qi.load為無功負荷、Ui為節點電壓幅值。PLmax為最大功率約束、ULmax節點最大電壓幅值約束、ULmin為節點最小電壓幅值約束。

3.車主使用約束

電動汽車作為代步工具，主要是為了方便車主出行，因為在設計分布式儲能時，需要考慮到車主需求，要確保車主能夠將系統接入到電網。為了便于自己的出行，可以通過設定電池在汽車放電SOC最大值與最小值。按照出行計劃，自主設定下限Slmin，將上限始終默認設定成Slmax=Sup=1[1]。

三、電能汽車分布式儲能控制約束策略

1.車群管理策略

為了能夠提高電動汽車充電的靈活性，降低電動汽車群體充電，給電網造成的不利影響，基于車主需求，以確保充電周期后，可以獲得需求電池電量，可以采取分布式管理架構，分為區域電網管理層（電網）、本地能源管理層（負荷聚合商1-n）、用戶設備層（電動汽車），電網層可以利用電價信息或者調峰激勵信號，來引導電動汽車進行充電，實現電力供需平衡，或者利用中間平臺，進行廣域電網調度。本負荷聚合商層，主要是基于充電策略向量，對車群進行有序控制，實現快速充電。用戶設備層主要是用戶按照出行需求，來預設充電需求，間隔30min左右，向本地能源管理層，更新充電配合期望向量，以確保能夠獲得需求電池電量。為了能夠實現車群管理，則需要從負荷聚合商角度出發，解決充電控制策略與配合期望等的計算問題[2]。

2.充放電管理策略

基于電動汽車分布式儲能控制系統，當t時刻，電網調度下達指令，要求儲能進行充電時，則控制中心可以按照需求將充電功率，即Pcha.V2G.i下發給EVs1控制器。當接收到指令后，控制器則可以按照放電指標，進行可調度汽車統計，計算電動汽車的最大充電功率，再進行EVs1最大充電功率計算，求得Pcha.all。當Pcha.V2G.i>Pcha.V2G.i，則車群管理環節，將會在EVs2內，按照次序，來選擇SOC最小的車，將其編入到EVs1內，并且修改充放電標志，直到Pcha.V2G.i>Pcha.V2G.i的汽車，全部被編入到EVs1結束。若能夠滿足充電需求，則需要進行充電功率計算，若不能夠滿足充電需求，則以網損最小為目標，進行重新優化配置，當不能解決時，需要與電網調度部門進行聯系，進行功率曲線調整。

3.充放電切換

當完成充放電后，則需要進行車群管理內每輛車SOC。車群管理環節，要按照最新時刻每輛車SOC，進行車群管理，將滿足SLmax的電動汽車，給編入到EVs2中，并且修改放電標志，進行放電，將滿足SLmin的電動汽車，給編入到EVs1內，并且修改放電標志，進行充電。利用充電車群管理，可以實現充放電調度，在此環節中需要按照程序進行SOC計算，利用系統設定程序，進行充放電切換，以滿足車主需求，達到需求電池電量[3]。

四、結束語

電動汽車分布式儲能控制，不僅要滿足電動汽車充放電需求，還需要降低電動汽車充放電狀態切換頻率，以延長動力電池使用壽命。可再生能源是電動汽車的動力來源，利用鋰離子作為儲能電池，能夠減少電動汽車充電的次數，同時具有較強的續航能力，提高電動汽車運行的效率。

參考文獻：

[1]李志偉，趙書強，劉應梅.電動汽車分布式儲能控制策略及應用[J/OL].電網技術，2016（02）.

[2]鞠晨，奚培峰，劉惠萍.一種電動汽車群有序充電的分布式控制方法[J].電器與能效管理技術，2017（02）：71-75.

[3]馮源，余卓平，熊璐.基于狀態反饋的分布式驅動電動汽車操縱性改善控制方法[J].機械工程學報，2013（24）：135-143.