研究電動(dòng)汽車分布式儲(chǔ)能控制方法

于海生

摘 要：基于電動(dòng)企業(yè)分布式儲(chǔ)能控制約束條件，對(duì)電動(dòng)汽車分布式儲(chǔ)能控制進(jìn)行分析，提出控制策略。每個(gè)分布式儲(chǔ)能控制節(jié)點(diǎn)電動(dòng)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(yīng)的措施，以實(shí)現(xiàn)分布式儲(chǔ)能控制。電動(dòng)汽車是汽車領(lǐng)域發(fā)展的主要方向，因此加強(qiáng)電動(dòng)汽車分布式儲(chǔ)能控制的研究，有著必要性。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；分布式儲(chǔ)能；控制方法；約束條件

隨著新能源的發(fā)展，部分國(guó)家與地區(qū)，實(shí)現(xiàn)了光伏發(fā)電，而且成本低于化石能源。分布式發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用，對(duì)零碳生活時(shí)代的實(shí)現(xiàn)，有著極大的推動(dòng)作用。可持續(xù)再生能源具有清潔性與環(huán)保性等特點(diǎn)，被認(rèn)為是解決環(huán)境污染問(wèn)題的主要途徑。現(xiàn)階段全球能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)整不斷地朝向清潔型方向發(fā)展。

一、能源互聯(lián)網(wǎng)穩(wěn)定性概述

隨著風(fēng)力與光伏等可再生能源的應(yīng)用與發(fā)展，使得電動(dòng)汽車成為汽車領(lǐng)域新的消費(fèi)增長(zhǎng)點(diǎn)。可再生能源發(fā)電成本比傳統(tǒng)化石能源要低，但是可再生能源的接入，具有間歇性與不穩(wěn)定性，因此優(yōu)化儲(chǔ)能系統(tǒng)配置，對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)的穩(wěn)定，有著積極的作用。鋰離子電池技術(shù)是動(dòng)力市場(chǎng)以及儲(chǔ)能市場(chǎng)的基本需求，是未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)的主流儲(chǔ)能技術(shù)。

二、電動(dòng)汽車分布式儲(chǔ)能控制約束條件

1.電池約束

電動(dòng)汽車分布式儲(chǔ)能控制約束條件中，電池約束是主體，是分布式儲(chǔ)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(zhǎng)。基于鋰離子電池技術(shù)，結(jié)合專業(yè)的PACK設(shè)計(jì)與熱管理系統(tǒng)以及智能BMS系統(tǒng)，采取多級(jí)系統(tǒng)級(jí)均衡管理的方式，以及自修正SOS算法與多級(jí)安全控制機(jī)制，能夠?qū)崿F(xiàn)靈活組網(wǎng)，自動(dòng)識(shí)別與恢復(fù)故障，以滿足各種類型分布式儲(chǔ)能應(yīng)用需求，實(shí)現(xiàn)分布式能源儲(chǔ)能一體化。

2.電網(wǎng)約束

電動(dòng)汽車在實(shí)際應(yīng)用中，能夠在停車場(chǎng)或者車庫(kù)等，利用電網(wǎng)V2G節(jié)點(diǎn)，來(lái)接入配電網(wǎng)，進(jìn)行電動(dòng)汽車分布式儲(chǔ)能調(diào)度。通常各電網(wǎng)V2G節(jié)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)多輛電動(dòng)汽車同時(shí)充放電。而加入到分布式儲(chǔ)能后的配電網(wǎng)，其支路要滿足潮流約束，主要包括電網(wǎng)V2G節(jié)點(diǎn)以及其它節(jié)點(diǎn)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(jié)點(diǎn)i的分布儲(chǔ)能有功、Pi.load為有功負(fù)荷、Qi為無(wú)功出力、Qi.load為無(wú)功負(fù)荷、Ui為節(jié)點(diǎn)電壓幅值。PLmax為最大功率約束、ULmax節(jié)點(diǎn)最大電壓幅值約束、ULmin為節(jié)點(diǎn)最小電壓幅值約束。

3.車主使用約束

電動(dòng)汽車作為代步工具，主要是為了方便車主出行，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)分布式儲(chǔ)能時(shí)，需要考慮到車主需求，要確保車主能夠?qū)⑾到y(tǒng)接入到電網(wǎng)。為了便于自己的出行，可以通過(guò)設(shè)定電池在汽車放電SOC最大值與最小值。按照出行計(jì)劃，自主設(shè)定下限Slmin，將上限始終默認(rèn)設(shè)定成Slmax=Sup=1[1]。

三、電能汽車分布式儲(chǔ)能控制約束策略

1.車群管理策略

為了能夠提高電動(dòng)汽車充電的靈活性，降低電動(dòng)汽車群體充電，給電網(wǎng)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(gòu)，分為區(qū)域電網(wǎng)管理層（電網(wǎng)）、本地能源管理層（負(fù)荷聚合商1-n）、用戶設(shè)備層（電動(dòng)汽車），電網(wǎng)層可以利用電價(jià)信息或者調(diào)峰激勵(lì)信號(hào)，來(lái)引導(dǎo)電動(dòng)汽車進(jìn)行充電，實(shí)現(xiàn)電力供需平衡，或者利用中間平臺(tái)，進(jìn)行廣域電網(wǎng)調(diào)度。本負(fù)荷聚合商層，主要是基于充電策略向量，對(duì)車群進(jìn)行有序控制，實(shí)現(xiàn)快速充電。用戶設(shè)備層主要是用戶按照出行需求，來(lái)預(yù)設(shè)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?qū)崿F(xiàn)車群管理，則需要從負(fù)荷聚合商角度出發(fā)，解決充電控制策略與配合期望等的計(jì)算問(wèn)題[2]。

2.充放電管理策略

基于電動(dòng)汽車分布式儲(chǔ)能控制系統(tǒng)，當(dāng)t時(shí)刻，電網(wǎng)調(diào)度下達(dá)指令，要求儲(chǔ)能進(jìn)行充電時(shí)，則控制中心可以按照需求將充電功率，即Pcha.V2G.i下發(fā)給EVs1控制器。當(dāng)接收到指令后，控制器則可以按照放電指標(biāo)，進(jìn)行可調(diào)度汽車統(tǒng)計(jì)，計(jì)算電動(dòng)汽車的最大充電功率，再進(jìn)行EVs1最大充電功率計(jì)算，求得Pcha.all。當(dāng)Pcha.V2G.i>Pcha.V2G.i，則車群管理環(huán)節(jié)，將會(huì)在EVs2內(nèi)，按照次序，來(lái)選擇SOC最小的車，將其編入到EVs1內(nèi)，并且修改充放電標(biāo)志，直到Pcha.V2G.i>Pcha.V2G.i的汽車，全部被編入到EVs1結(jié)束。若能夠滿足充電需求，則需要進(jìn)行充電功率計(jì)算，若不能夠滿足充電需求，則以網(wǎng)損最小為目標(biāo)，進(jìn)行重新優(yōu)化配置，當(dāng)不能解決時(shí)，需要與電網(wǎng)調(diào)度部門進(jìn)行聯(lián)系，進(jìn)行功率曲線調(diào)整。

3.充放電切換

當(dāng)完成充放電后，則需要進(jìn)行車群管理內(nèi)每輛車SOC。車群管理環(huán)節(jié)，要按照最新時(shí)刻每輛車SOC，進(jìn)行車群管理，將滿足SLmax的電動(dòng)汽車，給編入到EVs2中，并且修改放電標(biāo)志，進(jìn)行放電，將滿足SLmin的電動(dòng)汽車，給編入到EVs1內(nèi)，并且修改放電標(biāo)志，進(jìn)行充電。利用充電車群管理，可以實(shí)現(xiàn)充放電調(diào)度，在此環(huán)節(jié)中需要按照程序進(jìn)行SOC計(jì)算，利用系統(tǒng)設(shè)定程序，進(jìn)行充放電切換，以滿足車主需求，達(dá)到需求電池電量[3]。

四、結(jié)束語(yǔ)

電動(dòng)汽車分布式儲(chǔ)能控制，不僅要滿足電動(dòng)汽車充放電需求，還需要降低電動(dòng)汽車充放電狀態(tài)切換頻率，以延長(zhǎng)動(dòng)力電池使用壽命。可再生能源是電動(dòng)汽車的動(dòng)力來(lái)源，利用鋰離子作為儲(chǔ)能電池，能夠減少電動(dòng)汽車充電的次數(shù)，同時(shí)具有較強(qiáng)的續(xù)航能力，提高電動(dòng)汽車運(yùn)行的效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]李志偉，趙書強(qiáng)，劉應(yīng)梅.電動(dòng)汽車分布式儲(chǔ)能控制策略及應(yīng)用[J/OL].電網(wǎng)技術(shù)，2016（02）.

[2]鞠晨，奚培峰，劉惠萍.一種電動(dòng)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(shù)，2017（02）：71-75.

[3]馮源，余卓平，熊璐.基于狀態(tài)反饋的分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車操縱性改善控制方法[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2013（24）：135-143.