华电学者在集群电动汽车辅助电网调频控制策略研究上取得新进展

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作为缓解能源和环境问题的新思路，电动汽车（Electric Vehicles, EV）移动储能技术受到了广泛关注。截至2020年底，我国已建成世界上充电设施最多、辐射面积最广、服务车辆最全的充电设施体系。预计至2030年，我国电动汽车总容量将到达57亿kW·h。以火电机组为主的传统调频手段难以满足新能源电力系统的调频需求。借助车电互联技术，充分利用电动汽车电池的储能和快速响应特性，合理调控集群电动汽车（Aggregate Electric Vehicles, AEVs）充放电行为，已成为缓解电网调频压力的新途径。

电动汽车分布广、数量多、单台车功率小，以聚合的形式更易参与电网调控。不过大规模电动汽车的无序集聚，其充电负荷反而会加大峰谷差、降低电能质量，甚至对系统安全稳定运行造成负面影响。因此，精确的聚合模型以及有效的联合调频策略是集群电动汽车参与电网调频的两大关键技术。

针对电动汽车聚合建模忽略单体差异，以及电动汽车辅助电网调频难以兼顾经济性与稳定性等问题，新能源电力系统国家重点实验室（华北电力大学（保定））、河北省分布式储能与微网重点实验室（华北电力大学（保定）、广东电网有限责任公司电力调度控制中心的余洋、张瑞丰、陆文韬、米增强、蔡新雷，在2022年第23期《电工技术学报》上撰文，研究了集群电动汽车参与电网调频的控制策略。

图1 基于LEMPC的设计思路

他们将基于马尔科夫链理论提出电动汽车动态演化过程转移概率计算方法，推导电动汽车关于SOC的转移概率分布函数，构建集群电动汽车动态负荷聚合模型，达到模型低维数与高精度的双重要求，该模型能够准确地描述集群电动汽车负荷动态演化过程，同时有效降低了聚合模型的维度。

图2 基于LEMPC的调频控制策略流程图

在此基础上，基于两区域互联系统调频控制架构，研究人员提出了基于稳定经济模型预测控制（LEMPC）的集群电动汽车辅助电网双模态调频控制策略，模态1下追求稳定域内的综合性能指标，模态2通过线性反馈辅助控制器驱动系统快速收敛到稳态最优点。与双层MPC相比，该控制策略在保证系统频率稳定的前提下，进一步优化了频率调节过程的经济性。

他们指出，仿真算例表明，聚合模型具有较高精度，控制策略能够优化协调各资源出力，充分利用了各类资源特性；在维持系统频率稳定的基础上，改善了频率调节过程中系统的经济性；通过发挥电动汽车的快速响应特性，降低了区域频率偏差，提升了系统频率调节性能。

本文编自2022年第23期《电工技术学报》，论文标题为“基于稳定经济模型预测控制的集群电动汽车辅助电网调频控制策略”。本课题得到国家重点研发计划资助项目的支持。

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