关键词：风力发电;;电动汽车;;电力系统可靠性;;充放电控制策略
摘 要：近年来在化石能源储量压力和环境污染的背景下,风力发电规模越来越大,由于风电波动性和间歇性的特点,其并网对电力系统的稳定运行产生了较大的压力。另一方面,随着电动汽车的快速普及和大量应用,其对电力系统的影响也逐渐不可忽视。电动汽车入网技术(V2G,vehicle to grid)的提出和应用为以上问题的解决提供了新的思路,V2G技术允许电动汽车中的动力电池向电网反馈电能,本文探究了在大规模电动汽车使用和大范围风力发电并网条件下基于V2G技术提高电力系统可靠性的可行性。首先本文对风力发电的特性进行了分析,使用基于自回归平均滑动模型的时间序列法对短期风速进行了预测,预测结果与实测结果的比较显示出时间序列法在短期风速的预测中有较好的时序性和准确性,且随着预测时间的增加,准确性有了较明显的下降,借用双参数韦布尔分布模型对预测风速和实际风速进行拟合,结果显示预测风速的分布规律与实际情况相似,这也反映了时间序列法在短期风速预测中的准确性。然后重点介绍了电力系统可靠性评估的常用方法蒙特卡罗模拟法,同时给出了失负荷概率、电力不足期望等可靠性评价指标,并用该方法仿真模拟了不同装机容量下风电对电力系统可靠性的影响。仿真结果显示随着风机容量的增加,系统可靠性提升幅度逐渐放缓。通过对比相同容量的常规机组对可靠性的影响,可以发现风电对于系统可靠性的提升效果明显弱于常规机组,这也反映了波动性和间歇性对于风能利用的限制。其次本文探究了传统电动汽车对电力系统可靠性的影响。首先通过分析影响传统电动汽车充电负荷的因素及其使用有关的统计规律,对传统电动汽车的随机充电负荷进行建模,得出电动汽车随机充电模式下的负荷曲线。然后通过增加电动汽车占比进一步探究电动汽车对电力系统的影响。结果表明随着电动汽车占比的增加电力系统可靠性逐步下降,且可靠性下降的幅度愈加明显。可见随着电动汽车使用量的不断提升,未来电力系统将面临着巨大的潜在影响。最后本文用虚拟联合负荷的概念来统一考虑含风电电力系统中的波动性因素,借助V2G技术,提出了一种用以平缓虚拟负荷波动性进而提高电力系统可靠性的电动汽车充放电控制策略优化模型,并用增加递减惯性权重因子的粒子群算法求解该模型,得出了具体的电动汽车充放电策略。对比使用所提策略前后变化情况,可发现虚拟联合负荷的标准差和峰谷差有了明显而普遍的下降,这表明虚拟负荷的波动性有了有效降低,起到了对负荷削峰填谷作用,同时电力系统可靠性水平也有了有效提升。将电动汽车占比由12%提升到24%,虚拟联合负荷的标准差和峰谷差下降幅度更为明显,且可靠性水平提升明显,这表明随着未来V2G电动汽车的进一步普及,所提充放电策略对于电力系统可靠性的提升效果将更为显著,显示出电动汽车对于促进电力系统接纳可再生能源的重要意义。
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