主动配电网系统对规模化电动汽车的互动式充放电控制研究

The key value of Active Distribution Systems (ADS) lies in the active management of distribution system, which makes the interactive control between ADS and Electric Vehicles (EVs) become inevitable trend in ADS development. Charging/discharging issue of large-scale EVs accessing to distribution network has feature of multi-randomness in time-space-behavior. Focusing on the key problems of time-space models of interactive control on charging/discharging and coordinate control in different hierarchical subjects, and based on the systematically research on stochastic factors of charging/discharging, this research project starting with the traffic behavior characters, deeply studies the charging/discharging characteristic models of EVs and the influences of interactive control, discovers the sequential characteristics in time, distributed characteristics in space, ambulant characteristics and controllable characteristics of large-scale EVs interactive charging/discharging, and further explores the interactive theory and mechanism in different subjects of EV charging/discharging in ADS, and form the corresponding control method system. The project will thoroughly excavate the potential of large-scale EVs to participate in the ADS dispatching, as controllable loads and mobile distributed energy storage units, and expand control methods of ADS operation. Standing on important issues in social, economic and technological development, research results of this project expect to provide theory and method support to operation control of large-scale EVs accessing to distribution network, and has strong academic values and application prospects.

主动配电网系统的核心价值在于对配电网的主动管理，与电动汽车的互动是主动配电网系统发展的必然趋势。规模化电动汽车的并网充放电问题具有时间-空间-行为上的多重随机性。本项目围绕充放电及互动控制的时空特性模型以及互动式充放电协同控制原理和方法等关键问题，在系统地研究相关随机因素的基础上，从交通行为学特征出发，深入研究电动汽车充放电特性模型以及互动控制对其的影响，揭示规模化电动汽车互动充放电的时间序列性、空间分布性以及转移性和可控性；在此基础上探索主动配电网系统中电动汽车充放电控制不同主体之间的互动机制和原理，并建立相应的控制方法体系，从而科学深入地挖掘规模化接入的电动汽车作为可调节负荷和移动的分布储能单元参与主动配电网调节的潜力，丰富主动配电网运行控制手段。本项目立足社会经济技术发展中的重大问题，研究成果有望为大规模电动汽车接入电网的运行控制提供理论和方法支撑，具有较强的理论价值和应用前景。

主动配电网系统的核心价值在于对配电网的主动管理，与电动汽车的互动是主动配电网系统发展的必然趋势。规模化电动汽车的并网充放电问题具有时间-空间-行为上的多重随机性。本项目围绕充放电及互动控制的时空特性模型以及互动式充放电协同控制原理和方法等关键问题，按照“模型-理论和方法-技术实现”的主线，开展了考虑交通行为特征的电动汽车互动式充放电模型研究、主动配电网电动汽车互动式充放电协同控制理论和方法研究及互动充放电控制技术体系研究，研究了电动汽车单体-集群-区域电网之间互动关键要素、互动控制对其集群充放电时空特性的影响、不同层次电动汽车充放电的互动控制理论和方法、层次间协同互动的理论和方法以及相应的技术实施方案。本项目研究获得了具有科学价值和实际意义的“单体-集群-区域电网”充放电协调互动控制理论和技术体系，揭示了规模化电动汽车互动充放电的时间序列性、空间分布性、转移性和可控性，形成了单体电动汽车多种充放电互动控制策略、电动汽车集群内部互动式充放电随机动态优化控制以及参与电网互动控制方法、主动配电网对电动汽车集群充放电控制的集中决策方法以及集群协调的动态分散决策方法等，建立了相应的综合协调优化机制及技术实施方案。验证了通过合适的电动汽车充放电互动机制，可以将电动汽车转化为电网友好的多用途可控资源，为电网提供负荷调节、需求响应、频率控制、电能质量改善、紧急电源等服务，实现电网、充电服务提供商、电动汽车多方的共赢。本项目成果在加大主动配电网对电动汽车的接纳能力的同时，可提高主动配电网削峰填谷水平、平抑可再生能源接入能力等。项目成果立足社会经济技术发展中的重大问题，具有较强的理论价值和应用前景，已有产业界与项目组进行对应的成果转化合作。项目研究发表SCIE论文3篇、EI论文2篇、2项国家发明专利申请中。培养青年研究人员3名、博士研究生4名、硕士研究生6名。