中國儲能網訊：浙江工業(yè)大學信息工程學院、國網浙江省電力公司電力科學研究院的研究人員楊曉東、張有兵、蔣楊昌等撰文，針對含電動汽車（EV）與高滲透率光電并網型微電網的協(xié)同增效利用問題，為提高分布式電源消納水平，提出一種動態(tài)EV互動響應控制策略。
首先，基于微電網內分布式光伏出力與負荷之間的供需情況，結合實時電價與傾斜分檔率發(fā)展了虛擬電價機制；其次，在虛擬電價的引導下轉換最大化光電消納的目標，構建EV互動響應的混合整數(shù)規(guī)劃架構；在此基礎上，為應對微電網中光伏輸出不確定性所帶來的不利影響，引入模型預測控制方法實現(xiàn)動態(tài)EV互動響應控制；最后，以某辦公區(qū)域微電網為例進行仿真分析。
算例結果表明，所提EV互動響應控制策略能夠使需求側主動匹配供電側光伏出力，改善負荷特性,有效促進光伏電源消納,實現(xiàn)多方面的經濟效益。
微電網作為可再生能源（Renewable Energy Sources, RES）接入配電網的有效緩沖，憑借自身運行控制和能量管理等關鍵技術可以實現(xiàn)其并網或孤島運行[1]，既能充分利用分布式可再生能源降低間歇性分布式電源給配電網帶來的不利影響，又能提高供電可靠性和改善電能質量[2,3]，因此受到了廣泛關注[4-6]。
隨著RES（如風電、光電）的不斷接入，其出力不確定性對微電網優(yōu)化運行的影響日益明顯，因此有必要進一步研究高滲透RES下，如何適應RES出力的不確定性提升新能源消納率，進而實現(xiàn)微電網的優(yōu)化運行。
電力市場環(huán)境下，具有節(jié)能性和低排放的電動汽車（Electric Vehicle, EV）[7]作為一種需求側資源接入微電網時，能夠基于V2G（vehicle-to-grid）互動響應技術參與系統(tǒng)能量調控[8]，將供電側的新能源發(fā)電系統(tǒng)和需求側的資源進行綜合規(guī)劃，減弱RES發(fā)電隨機性帶來的不利影響，保證微網系統(tǒng)的供電可靠性和電能質量，提高系統(tǒng)經濟性[9,10]等。因此，微電網系統(tǒng)中，建立一種能夠充分發(fā)揮EV能量調控作用的控制策略，成為最大限度提高系統(tǒng)內RES消納水平的關鍵之一。
目前國內外對于RES與EV的集成利用方面的研究已經取得一些進展。其中，通過電價的方式引導EV有序充放電是微電網實現(xiàn)需求側管理、促進分布式消納的有效手段。
文獻[11]綜合考慮EV充電需求和隨機時間等因素，以促進光伏功率最大化就地消納和減少充電行為對配電網的影響為原則提出一種光伏充電站實時運行策略。文獻[12]從經濟運行的角度，研討了聯(lián)絡線功率控制對微電網運行成本的影響。文獻[13]根據(jù)微網內典型日風光發(fā)電和負荷數(shù)據(jù)，制定價格型激勵機制管理EV充放電。
文獻[12,13]在利用EV實現(xiàn)微電網能量管理時微網內RES出力不確定性對微電網能量管理的影響分析較少。在不確定性分析方面，文獻[14]為了實現(xiàn)含RES的并網型微電網的經濟運行，提出了RES出力不確定集，并綜合考慮“源儲荷”協(xié)調調控，構建了廣義能量優(yōu)化魯棒模型。
文獻[15]基于需求響應建立了兩階段隨機規(guī)劃風電消納調度模型，并且通過兩種需求響應的協(xié)調優(yōu)化能夠自動匹配風電不確定性程度。文獻[16]針對微網內RES出力不確定性以及負荷的波動性，建立了基于機會約束規(guī)劃的經濟優(yōu)化模型，基于峰谷分時電價優(yōu)化一體化電站和燃料電池出力。文獻[14-16]雖考慮了微網內RES出力不確定性，但電價形式較為單一，在反映系統(tǒng)動態(tài)供需關系方面有失靈活性。
相比于分時電價，實時電價（Real-Time Pricing，RTP）機制在反映系統(tǒng)動態(tài)供需關系以及引導用戶行為方面具有更好的靈活性[17]。文獻[18]采用實時電價的形式引導EV用戶的充放電行為，通過控制EV和儲能系統(tǒng)（Energy StorageSystem，ESS）的充放電行為來平抑風電場的出力不確定性。但在實時電價引導下，易在低電價時段產生新的負荷尖峰或難以有效改善負荷峰均比（Peak-to-AverageRatio, PAR）[19]。
在上述背景下，本文針對含EV和高滲透率光電的并網型微電網，以提高光電消納水平為目的提出一種動態(tài)EV互動響應控制策略?；谔摂M電價構建了EV互動響應的混合整數(shù)規(guī)劃架構；在此基礎上，引入模型預測控制（Model PredictiveControl, MPC）方法實現(xiàn)動態(tài)EV互動響應控制，應對微電網中光伏輸出的不確定性所帶來的不利影響。
算例遵循電力市場運行情況，以負荷特性、經濟性等微電網運行性能評價指標驗證了發(fā)展的EV互動響應控制策略的有效性。
圖1 含電動汽車的光儲微電網架構
結論
本文以分布式電源消納為目的、結合虛擬電價機制和MPC方法提出了一種EV互動響應控制策略。通過仿真分析，得出了以下結論：
1）基于虛擬電價機制的EV互動響應控制策略，能夠在滿足用戶用電需求的基礎上改善負荷特性、大幅消納光伏出力，減少分布式光伏并網對上級電網的沖擊。
2）相對于日前調度模式，基于MPC方法的動態(tài)EV響應控制策略性能更好，且隨著不確定度等級的升高，總成本的增加速度更慢。因此基于MPC方法的EV能量流控制策略具有更強的魯棒性。
3）通過對EV用戶成本和微電網運行成本的精細分析顯示，所提方法能夠有效提高供需兩側的經濟性，降低雙邊成本。關鍵參數(shù)的設置將直接影響兩側收益情況，實際應用中，應綜合考慮系統(tǒng)實際需求及用戶響應度對其進行合理管控。
