考慮電動(dòng)汽車(chē)消納新能源的微電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行研究

李博洋 白迪 王依娜

摘要：本文基于當(dāng)前我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)無(wú)序充電情況對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行帶來(lái)的影響，以及新能源消納方面存在問(wèn)題進(jìn)行分析，以此來(lái)提出消納新能源的微電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化策略，通過(guò)這種方式促使電動(dòng)汽車(chē)實(shí)現(xiàn)消納新能源，降低我國(guó)能源浪費(fèi)率。就此本文首先對(duì)微電網(wǎng)進(jìn)行概述，然后從多個(gè)角度分析基于新能源的微電網(wǎng)數(shù)學(xué)模型，昀后探討微電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行策略，以此為相關(guān)人士提供有價(jià)值的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車(chē);新能源;微電網(wǎng);優(yōu)化運(yùn)行

前言：

隨著當(dāng)前我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，交通運(yùn)輸量也隨之呈上升趨勢(shì)發(fā)展，在這樣的發(fā)展背景下，我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)保有量隨之得到相應(yīng)的增長(zhǎng)，而大量電動(dòng)汽車(chē)隨機(jī)充電勢(shì)必會(huì)增加電網(wǎng)運(yùn)行負(fù)擔(dān)，同時(shí)也不利于電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，與此同時(shí)國(guó)家大力推行積極應(yīng)用可再生能源，但因其具有總發(fā)電量比較大，在出力上存在間歇性，并網(wǎng)消納具有一定困難，這對(duì)我國(guó)可再生資源產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展有一定的阻礙影響，就此本文通過(guò)探討考慮電動(dòng)汽車(chē)消納新能源的微電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行，對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)新能源大范圍發(fā)展有積極性意義。

一、概述微電網(wǎng)

所謂微電網(wǎng)，是當(dāng)前我國(guó)科學(xué)技術(shù)大力發(fā)展背景下研發(fā)的一種新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時(shí)這也是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)主動(dòng)運(yùn)行的有效方式 [1]。具體來(lái)講，微電網(wǎng)是由一組微電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及控制裝置共同組合而成的系統(tǒng)單元，通過(guò)該系統(tǒng)單元，來(lái)對(duì)負(fù)荷多種類型能源形式進(jìn)行高度可靠性、安全性的供給目標(biāo)。從整體上來(lái)看，微電網(wǎng)所使用的電源大多數(shù)情況下是容量相對(duì)比較小的分布式電源，該種類型電源中含有電力電子接口小型機(jī)組，主要儲(chǔ)能裝置由微型燃?xì)廨啓C(jī)、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、燃料電池、超級(jí)電容、燃料電池、飛輪及蓄電池、光伏電池等等，將該電源接在用戶側(cè)，具有成本投入低、電壓低以及污染影響小的應(yīng)用優(yōu)勢(shì) [2]。基于以上，加大對(duì)微電網(wǎng)的研發(fā)力度和應(yīng)用，能夠進(jìn)一步推動(dòng)分布式電源、可再生能源兩者擴(kuò)大化接入，從而實(shí)現(xiàn)我國(guó)傳統(tǒng)的電網(wǎng)發(fā)展模式朝向智能化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展模式過(guò)渡，具有積極性發(fā)展意義。

二、基于新能源的微電網(wǎng)數(shù)學(xué)模型

（一）光伏發(fā)電

公式 a為光伏發(fā)電出力模型，公式中 I pv、Isc、Uoc分別表示的是輸出電流、光伏電池短路電流以及開(kāi)路電壓;對(duì)于輸出電流 Ipv，具體指的是基于不同條件天氣狀況下，光伏電池電壓 U pv相對(duì)應(yīng)的輸出電流。

在上述等式左邊全部是變量。就本文所講的考慮電動(dòng)汽車(chē)消納新能源的微電網(wǎng)優(yōu)化來(lái)講，整個(gè)微電網(wǎng)優(yōu)化中心就在于儲(chǔ)能電池和電動(dòng)汽車(chē)這兩種模型優(yōu)化，同時(shí)優(yōu)化的難點(diǎn)之處就是上述兩種模型約束條件全部是非線性約束。基于以上，微電網(wǎng)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，不僅僅要滿足上述公式 i中提出的約束條件，還要注意系統(tǒng)在運(yùn)行期間難免會(huì)出現(xiàn)各微電源、符合在某時(shí)間段發(fā)生抖動(dòng)、持續(xù)性波動(dòng)等狀況，因此也就無(wú)法準(zhǔn)確判斷當(dāng)前微電網(wǎng)出力狀況，對(duì)于上述情況一般以非線性的方式進(jìn)行優(yōu)化。

就本文考慮電動(dòng)汽車(chē)消納新能源的微電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行研究能夠看出，電動(dòng)汽車(chē)以及蓄電池在運(yùn)行方面有一定的規(guī)律特征，舉例來(lái)講，在時(shí)間段為凌晨 1點(diǎn)到凌晨 5點(diǎn)這段時(shí)間內(nèi)，微電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)處于低谷狀態(tài)，因此負(fù)荷相對(duì)比較低，同時(shí)需要的電價(jià)相對(duì)也非常低。但如果換個(gè)角度來(lái)講，該時(shí)間段為風(fēng)力發(fā)電出力比較強(qiáng)的時(shí)間段，同時(shí)電池和電動(dòng)汽車(chē)因運(yùn)行一天，正處于電荷量偏少時(shí)，而且還要為第二日的負(fù)荷高峰做相應(yīng)準(zhǔn)備工作，這種情況下可判斷微電網(wǎng)中富余電能應(yīng)充入電動(dòng)汽車(chē)和儲(chǔ)能電池中。基于上述假設(shè)背景，結(jié)合外部條件、人為經(jīng)驗(yàn)電動(dòng)汽車(chē)和儲(chǔ)能電池運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，以此對(duì)微電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算。

通過(guò)對(duì)上述公式進(jìn)行分析能夠看出，完成優(yōu)化后的模型是基于線性約束條件進(jìn)行的優(yōu)化。從整體上來(lái)看本文考慮電動(dòng)汽車(chē)消納新能源的微電網(wǎng)系統(tǒng)模型優(yōu)化，主要有儲(chǔ)能電池和電動(dòng)汽車(chē)兩種非線性約束條件，將其轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性約束條件來(lái)提升微電網(wǎng)優(yōu)化成效。

總結(jié)：綜上所述，本文通過(guò)對(duì)新能源的微電網(wǎng)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算，以此為基礎(chǔ)來(lái)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的微電網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)新能源消納這一目標(biāo)，通過(guò)轉(zhuǎn)變線性約束條件的方式，基于用戶對(duì)電動(dòng)汽車(chē)基本使用需求為前提，以此來(lái)提升新能源在其中的利用率，同時(shí)滿足對(duì)于電網(wǎng)負(fù)荷的削峰填谷以及經(jīng)濟(jì)化的目標(biāo)，具有積極性應(yīng)用意義。

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