第四章 溫控負荷與電動汽車的集中式協(xié)同頻率控制策略初探

4.1 引言

大規(guī)模電動汽車能夠替代傳統(tǒng)儲能，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，電動汽車能夠通過動態(tài)負荷調(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，由于需要滿足用戶充電需求和出行需求，其局限性在于在特定時期內(nèi)可用容量較小，無法為系統(tǒng)提供足夠的調(diào)節(jié)功率。同時，目前電動汽車還未廣泛普及，不能為電力系統(tǒng)提供足夠的旋轉(zhuǎn)備用。 溫控負荷具有良好的熱儲能特性，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)濟的發(fā)展和居民生活水平的提高，空調(diào)、冰箱等溫控負荷所占的比例越來越大，逐漸成為需求側(cè)響應(yīng)研究的重點。狀態(tài)序列算法(state queueing，SQ)通過控制溫控負荷的開關(guān)狀態(tài)改變負荷功率，響應(yīng)系統(tǒng)功率需求[55-56]。該算法采用狀態(tài)隊列響應(yīng)模型，兼顧了用戶舒適度和負荷控制效果，為溫控負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)建溫控負荷的等值熱力學模型，以制熱型空調(diào)負荷為例，描述溫控負荷動態(tài)過程。提出基于狀態(tài)序列算法的溫控負荷集中式頻率控制策略，結(jié)合第二章所提的電動汽車集中式頻率控制，對兩種負荷的協(xié)同頻率控制進行初探。通過典型算例，驗證了本章所提控制策略在電力系統(tǒng)發(fā)生單次大擾動下的控制效果。

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結(jié)論

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

(1)本文所提考慮用戶參與度的電動汽車集中式頻率控制策略能夠有效利用集中式接入的電動汽車為電力系統(tǒng)提供動態(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)電廠出力波動。通過設(shè)置合適的用戶參與度，能夠兼顧用戶用能舒適度與系統(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汽車為電力系統(tǒng)提供動態(tài)頻率響應(yīng)服務(wù)。通過構(gòu)建充放電可行域，充分考慮用戶的出行需求、電池保養(yǎng)需求和充電需求，在滿足三者約束的前提下參與電力系統(tǒng)調(diào)頻。基于動態(tài)分類的電動汽車調(diào)頻能力評估方法能夠?qū)﹄妱悠囏摵傻恼{(diào)頻能力進行實時評估，有助于解決分散式接入電動汽車難以集中管理的問題;

(3)本文所提溫控負荷與電動汽車的集中式協(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)兩種負荷的負荷特性，將電動汽車作為優(yōu)先響應(yīng)資源，將溫控負荷作為后備資源，在電力系統(tǒng)發(fā)生單次大擾動情況下，能夠為系統(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。 在電動汽車與溫控負荷協(xié)同控制方面，本文僅從響應(yīng)的先后順序上對溫控負荷與電動汽車兩種負荷進行排序，未針對具體的負荷特性進行精細化的協(xié)同控制。同時，僅在單次大擾動下驗證了方法的有效性，未研究協(xié)同控制在系統(tǒng)動態(tài)調(diào)頻控制中的控制效果。在未來的研究當中，應(yīng)在溫控負荷頻率控制方面繼續(xù)深化，再深入探究溫控負荷與電動汽車的協(xié)同動態(tài)頻率控制策略，充分利用各類負荷需求響應(yīng)資源為電力系統(tǒng)提供有效的動態(tài)頻率響應(yīng)服務(wù)。

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