包含电动汽车的智能微电网多时间尺度的动态优化控制

This proposal is to address the problems of multi-time-scale and multi-control objective optimal coordinated operation control of intelligent micogrids including swarm electric vehicles (EV-MG) and renewable generators. The coordinated operation control above includes multi-time-scale and multi-control objectives under both abnormal low/high voltage and normal grid voltage conditions. To achieve the goal, conservative power theory and its application into the control of inverters in EV-MG are investigated considering the frequency fluctuation, voltage distortion and unbalance of three-phase loads to present the uniform control algorithm and enable the multi-inverters to produce accurate output power at grid-connected and islanding dual operation modes of the EV-MG. With modeling the forecast real-time capacity of EVs considering mobile characteristics of EVs from time to time and from place to place and their ability to give out or absorb energy, the multi-agent based coordinated control method among output energy of aggregated EVs , renewable generators and distribution system is investigated to enable the EV-MG to ride through low or high voltage fault. The final objective is to present the uniform control frame of inverters and their optimal hierarchical coordinated control strategies that support EV-MG to ride through low /high voltage faults and realize different control objectives at different time scales. All the proposed methods in the proposal will be validated by real-time hard in loop simulation models. The final outcomes of the proposed project will provide theory and technical support to enable EV-MGs into practical wide use.

本项目针对包含大规模电动汽车（EV）以及可再生能源发电系统的智能微电网系统（EV-MG）在电网故障电压下暂态和系统正常运行下稳态等多时间尺度、多控制目标的优化协调运行控制问题，研究利用守恒功率理论，提出应对EV-MG频率波动、电压失真以及三相功率不平衡影响的统一的逆变器控制方法，以实现并网/孤岛多逆变器输出功率按比例协调准确控制；考虑到EV时空转移特性和其能量的双向性特点，研究聚合EV系统实时可调度容量预测模型，探索基于多Agent 的聚合电动车系统、可再生能源发电系统以及配电网之间三位一体的能量协调控制实现EV-MG 低电压/高电压穿越的机理，最终提出EV-MG 逆变器统一控制框架以及该框架下的多逆变系统实现低/高电压穿越的分层协调控制策略、不同时间尺度和控制目标的优化协调控制方法，并通过建立EV-MG 系统硬件在环实时仿真模型对所提出方法进行验证，为EV-MG 系统的应用提供理论支撑。

电动汽车(EV)大规模应用和再生能源渗透率逐年增加，给电力系统高效、安全运行带来极大的挑战。利用EV“荷-储”双重特性可为电力系统优化控制提供新的调控资源。.本项目针对包含EV及可再生能源发电系统的智能微电网系统（EV-MG）多时间尺度、多控制目标的优化协调运行控制问题展开研究，取得了如下主要成果：.1）.建立了考虑用户需求的EV和温控负荷的可调度容量计算模型，并基于大数据分析与并行随机森林等多种预测算法，构建了EV和温控负荷多时间尺度可调度容量预测模型, 提升了预测速度与精度；.2）.提出了基于多步预测和误差校正的短期风速预测和基于Copula理论的光伏出力预测方法，大幅提高了预测精度；建立了可再生能源高渗透率下考虑可调度负荷的广义储能的优化配置模型，提出了广义储能配置二层优化法通过可控负载有效增加配网系统的调控资源，显著减小固定储能配置容量，降低系统运行成本；.3）.研究了电流源变换器在电压不平衡条件下的控制，提出了基于阻抗模型的EV-MG系统稳定性分析及改善策略；提出了不平衡电压条件下补偿控制方法，解决了常规补偿方案无法兼顾PCC电压补偿的问题；.4）.提出了基于MMC的EV集成入网和协调控制方案，提出了基于Gossip算法的交流EV-MG电压分布式控制和交直流混合EV-MG能量协调优化，实现了以EV为资源的EV-MG系统能量优化和电压调节功能；.5）.建立了基于MAS的不同时间尺度电压无功控制架构，提出了基于Gossip的孤岛微网经济运行分布式优化及基于MAS的混合分层能量管理的多微网运行优化方法，开发了相应的EV-MG能量管理软件平台；.6）.建立了并网逆变器系统的超实时仿真模型，基于RT-Lab平台搭建了EV-MG实时仿真平台，对本项目提出的协调控制方法进行了验证。.本项目取得的成果对EV高效集成入网、并利用系统中广义分布式储能，促进可再生能源大规模高效吸纳，降低配网损耗，提高系统综合能源利用效率，建成区域主动配网，最终在更大范围内建成弹性、灵活、可靠的新时代能源互联网，具有一定的促进作用。