第四章 溫控負(fù)荷與電動(dòng)汽車(chē)的集中式協(xié)同頻率控制策略初探

4.1 引言

大規(guī)模電動(dòng)汽車(chē)能夠替代傳統(tǒng)儲(chǔ)能，為電力系統(tǒng)提供輔助頻率服務(wù)。在大規(guī)模新能源并網(wǎng)環(huán)境下，電動(dòng)汽車(chē)能夠通過(guò)動(dòng)態(tài)負(fù)荷調(diào)節(jié)，平抑間歇性新能源產(chǎn)生的不平衡功率，維持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定。但作為一種交通工具，由于需要滿(mǎn)足用戶(hù)充電需求和出行需求，其局限性在于在特定時(shí)期內(nèi)可用容量較小，無(wú)法為系統(tǒng)提供足夠的調(diào)節(jié)功率。同時(shí)，目前電動(dòng)汽車(chē)還未廣泛普及，不能為電力系統(tǒng)提供足夠的旋轉(zhuǎn)備用。 溫控負(fù)荷具有良好的熱儲(chǔ)能特性，也是一種重要的電力系統(tǒng)需求側(cè)響應(yīng)資源。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和居民生活水平的提高，空調(diào)、冰箱等溫控負(fù)荷所占的比例越來(lái)越大，逐漸成為需求側(cè)響應(yīng)研究的重點(diǎn)。狀態(tài)序列算法(state queueing，SQ)通過(guò)控制溫控負(fù)荷的開(kāi)關(guān)狀態(tài)改變負(fù)荷功率，響應(yīng)系統(tǒng)功率需求[55-56]。該算法采用狀態(tài)隊(duì)列響應(yīng)模型，兼顧了用戶(hù)舒適度和負(fù)荷控制效果，為溫控負(fù)荷的集中式需求響應(yīng)控制提供了有效的技術(shù)途徑[57-58]。 本章首先構(gòu)建溫控負(fù)荷的等值熱力學(xué)模型，以制熱型空調(diào)負(fù)荷為例，描述溫控負(fù)荷動(dòng)態(tài)過(guò)程。提出基于狀態(tài)序列算法的溫控負(fù)荷集中式頻率控制策略，結(jié)合第二章所提的電動(dòng)汽車(chē)集中式頻率控制，對(duì)兩種負(fù)荷的協(xié)同頻率控制進(jìn)行初探。通過(guò)典型算例，驗(yàn)證了本章所提控制策略在電力系統(tǒng)發(fā)生單次大擾動(dòng)下的控制效果。

.........

結(jié)論

為了應(yīng)對(duì)大規(guī)模新能源的并網(wǎng)，提高電力系統(tǒng)的抗擾動(dòng)能力，本文研究如何利用負(fù)荷需求響應(yīng)資源為電力系統(tǒng)提供頻率輔助服務(wù)。分別針對(duì)分散式接入和集中式接入的電動(dòng)汽車(chē)提出了分散式和集中式的頻率控制策略，通過(guò)動(dòng)態(tài)改變電動(dòng)汽車(chē)負(fù)荷功率響應(yīng)系統(tǒng)功率需求。針對(duì)溫控負(fù)荷的動(dòng)態(tài)特性，提出了適用于溫控負(fù)荷的集中式頻率控制策略。在此基礎(chǔ)上，為了實(shí)現(xiàn)需求側(cè)響應(yīng)資源的綜合利用，對(duì)溫控負(fù)荷與電動(dòng)汽車(chē)的集中式頻率控制策略進(jìn)行了初探。通過(guò)典型算例驗(yàn)證了以上方法的有效性，并得出如下結(jié)論：

(1)本文所提考慮用戶(hù)參與度的電動(dòng)汽車(chē)集中式頻率控制策略能夠有效利用集中式接入的電動(dòng)汽車(chē)為電力系統(tǒng)提供動(dòng)態(tài)頻率響應(yīng)服務(wù)。在大規(guī)模間歇性新能源并網(wǎng)的環(huán)境下，一方面能夠有效抑制系統(tǒng)頻率偏差，另一方面能夠降低傳統(tǒng)發(fā)電廠(chǎng)出力波動(dòng)。通過(guò)設(shè)置合適的用戶(hù)參與度，能夠兼顧用戶(hù)用能舒適度與系統(tǒng)頻率響應(yīng)效果;

(2)本文所提考慮用戶(hù)需求的分散式頻率控制策略能夠有效利用分散式接入的電動(dòng)汽車(chē)為電力系統(tǒng)提供動(dòng)態(tài)頻率響應(yīng)服務(wù)。通過(guò)構(gòu)建充放電可行域，充分考慮用戶(hù)的出行需求、電池保養(yǎng)需求和充電需求，在滿(mǎn)足三者約束的前提下參與電力系統(tǒng)調(diào)頻。基于動(dòng)態(tài)分類(lèi)的電動(dòng)汽車(chē)調(diào)頻能力評(píng)估方法能夠?qū)﹄妱?dòng)汽車(chē)負(fù)荷的調(diào)頻能力進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估，有助于解決分散式接入電動(dòng)汽車(chē)難以集中管理的問(wèn)題;

(3)本文所提溫控負(fù)荷與電動(dòng)汽車(chē)的集中式協(xié)同頻率控制策略能夠充分利用兩種需求側(cè)響應(yīng)資源，為電力系統(tǒng)提供旋轉(zhuǎn)備用。根據(jù)兩種負(fù)荷的負(fù)荷特性，將電動(dòng)汽車(chē)作為優(yōu)先響應(yīng)資源，將溫控負(fù)荷作為后備資源，在電力系統(tǒng)發(fā)生單次大擾動(dòng)情況下，能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供有效的頻率響應(yīng)服務(wù)，抑制系統(tǒng)頻率偏差，支撐系統(tǒng)頻率穩(wěn)定。 在電動(dòng)汽車(chē)與溫控負(fù)荷協(xié)同控制方面，本文僅從響應(yīng)的先后順序上對(duì)溫控負(fù)荷與電動(dòng)汽車(chē)兩種負(fù)荷進(jìn)行排序，未針對(duì)具體的負(fù)荷特性進(jìn)行精細(xì)化的協(xié)同控制。同時(shí)，僅在單次大擾動(dòng)下驗(yàn)證了方法的有效性，未研究協(xié)同控制在系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)頻控制中的控制效果。在未來(lái)的研究當(dāng)中，應(yīng)在溫控負(fù)荷頻率控制方面繼續(xù)深化，再深入探究溫控負(fù)荷與電動(dòng)汽車(chē)的協(xié)同動(dòng)態(tài)頻率控制策略，充分利用各類(lèi)負(fù)荷需求響應(yīng)資源為電力系統(tǒng)提供有效的動(dòng)態(tài)頻率響應(yīng)服務(wù)。

.........