CN113131497A - 电动汽车参与计划性孤岛的小水电微网功率平衡控制方法 - Google Patents

电动汽车参与计划性孤岛的小水电微网功率平衡控制方法 Download PDF

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CN113131497A CN202110470253.5A CN202110470253A CN113131497A CN 113131497 A CN113131497 A CN 113131497A CN 202110470253 A CN202110470253 A CN 202110470253A CN 113131497 A CN113131497 A CN 113131497A
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Abstract

本发明公开了电动汽车参与计划性孤岛的小水电微网功率平衡控制方法，包括以下步骤：S1.水电微网收到计划停电指令后，确定可孤岛运行的微电网的供电范围以及拓扑结构；S2.投入平衡负载，调节水电微网与配电网连接线路流过的的交换功率；S3.当水电微网与配电网的交换功率达到离网条件后，将调度来的电动汽车接入水电微网；S4.断开水电微网并网开关，水电微网进入孤岛运行，判断水电机组的有功出力Phy与水电微网内的负载功率Pload的大小关系。S5.水电微网接到并网运行电指，则水电微网恢复并网运行，退出平衡电阻和电动汽车。

Description

电动汽车参与计划性孤岛的小水电微网功率平衡控制方法
技术领域
本发明属于微电网控制领域，具体涉及电动汽车参与计划性孤岛的小水电微网功率平衡控制方法。
背景技术
我国西南、东南以及华南的山区有丰富的水力资源,本着“本地取材、就近利用”的原则以及水电简单、高效、灵活、可靠的优势,出现了数量众多的小水电站并入当地配电网,这些水电站就近接入地区的10kV电网。农网建设标准与装备水平与城网存在较大差距。农网网架长期处于一种无序的“自然”发展状态,缺乏目标网架规划,存在农网线路过长、多级分支线路、线路和变电站联络率低等问题。多种原因导致农网地区故障率高、停电时间长。因此可通过将小水电和本地负荷组成微网，当配电线路检修计划停电时，小水电微网可孤网运行持续为负荷供电。
小水电的改造项目对投资花费非常敏感,而经典微电网必备的储能设备的价格相对昂贵。实际运行的小水电微电网,经济上不具备配置大容量储能设备的可能。针对电动汽车日益普遍的使用,本发明提出电动汽车应用于小水电计划停电的储能的方案。但是当前的微网技术，如专利号CN111762057A,CN109866643B,CN207910489U,CN108039733A,CN107732937A,CN105303249A所提出的电动汽车参与微网运行的方案多为含有储能，且针对风电、光伏等电源运行特性的设计方案，对适用于山区及偏远地区的小水电微网的研究较为缺乏。
发明内容
由于建设及改造资金有限，小水电机组往往缺乏足够的调频能力，为保证小水电微网在孤岛运行时，能够保持频率不越限，需要配备调频装置。无储能的小水电微网，通常通过配备平衡电阻的方式，来保证水电微网孤岛运行时的频率稳定。本发明提出的技术方案针对于小水电与电网连接的线路因检修计划停电时，将电动汽车接入小水电侧的电网中,在小水电离网过程中,电动汽车可以用于平衡水电微网的有功功率，维持水电微网的稳定运行。这一方案在不增加储能设备投资的前提下,充分提高了水电的运行效益以及本地负荷的供电可靠性。
本发明至少通过如下技术方案之一实现。
电动汽车参与计划性孤岛的小水电微网功率平衡控制方法，包括以下步骤：
S1.水电微网收到计划停电指令后，确定可孤岛运行的微电网的供电范围以及拓扑结构；
S2.投入平衡负载，调节水电微网与配电网连接线路的交换功率；
S3.当水电微网与配电网的交换功率达到离网条件后，将调度来的电动汽车接入水电微网；
S4.根据水电机组的有功出力Phy与水电微网内的负载功率Pload，判断水电出力与负载功率的大小，对电动汽车进行充放电操作；
S5.水电微网接到并网运行，则水电微网恢复并网运行，退出平衡电阻和电动汽车。
优选的，统计水电微网各个出线的日负荷曲线，并梳理出每条出线在一天24个小时内的小时最大负荷，采用加权平均的方法进行滚动更新日负荷曲线，用于确定水电孤岛期间，能够持续供电的负荷出线数量，进而确定网络结构。
优选的，所述能够持续供电的负荷出线数量条件满足功率约束条件和电动汽车充电容量约束条件；
功率约束条件：
Figure BDA0003045193370000031
电动汽车电池容量约束：
Figure BDA0003045193370000032
其中，PEV、Phy、SEV分别表示电动汽车电池功率、水电机组的有功出力、电动汽车电池的容量，PLi.j为第i条出线在孤岛后的第j个小时内最大负荷，n表示水电微网内负荷出线数量，m表示孤岛运行时间数量。
优选的，所述步骤S1包括以下步骤：
21)调度电动汽车到水电微网范围内，并计算电动汽车的充电容量；
22)得到电动汽车的充放电容量以及储电量后，根据式(3)和式(4)得到最大可接入的用电负荷Pload的最大值：
Figure BDA0003045193370000033
其中，PEV、Pload.max、Phy、SEV、Pload(t)分别表示电动汽车电池功率、本地负荷的最大功率、水电机组的有功出力、电动汽车电池的容量、t时刻水电微网内的负载功率；
充电条件：充电阶段t2-t3，在这一阶段电动汽车应能够充满电能，具体如公式(2)所示：
Figure BDA0003045193370000041
时间段t1-t3则为一个完整的充放电周期，在水电微网孤岛运行阶段，可包含多个电动汽车充放电周期；
根据Pload的最大值确定可孤岛运行的微电网的供电范围以及拓扑结构。
优选的，步骤S2的调节方式为：若水电微网与配电网的交换功率Pchange为零，则达到离网条件；若水电微网与配电网的交换功率Pchange不为零，则调整平衡负载的阻值Rba，使水电微网与配电网的交换功率Pchange为0。
优选的，步骤S4判断水电出力与负载功率的大小具体为：若不符合Phy＞Pload则电动汽车放电，平衡电阻不投入运行；若Phy＞Pload，继续判断是否符合条件PEV.in.max+Pload＞Phy＞Pload，不符合则电动汽车以功率PEV.in＝Phy-Pload充电，平衡电阻不消耗有功；若符合条件PEV.in.max+Pload＞Phy＞Pload，则说明Phy＞PEV.in.max+Pload，电动汽车以功率PEV.in.max充电，平衡电阻有功功率为Pr＝Phy-Pload-PEV.in.max，PEV.in.max是电动汽车的充电功率最大值。
优选的，在电池充电过程中，若水电机组发出的功率不能完全被电动汽车和以及用电负荷，多余的有功功率由平衡负载消耗掉，即Phy＝Pr+PEV.充电+Pload，其中Pr是平衡负载消耗的功率值，PEV.充电是电动汽车可提供的充电功率。
优选的，电动汽车加入后的运行约束条件包括：充电功率需要能够满足t1-t2时间段的尖峰负荷用电需求，放电时间的电量需要满足尖峰负荷用电量；所述充电阶段t2-t3，电动汽车应能够充满电能。
优选的，所述电动汽车的充电容量是通过统计主流电气汽车型号以及电池容量，建立电动汽车参数查询表，将调配来的电动汽车充电容量进行统计。
优选的，所述可孤岛运行的微电网的供电范围以及拓扑结构是根据电动汽车充电容量总和以及水电发电功率确定微网孤岛时可带的最大用电负荷。
与现有的技术相比，本发明的有益效果为：
由于建设及改造资金有限，小水电机组往往缺乏足够的调频能力，为保证小水电微网在孤岛运行时，能够保持频率不越限，需要配备调频装置。无储能的小水电微网，通常通过配备平衡电阻的方式，来保证水电微网孤岛运行时的频率稳定。本发明提出的技术方案在不增加储能设备投资的前提下,充分提高了水电的运行效益以及本地负荷的供电可靠性。
附图说明
图1为本实施例电动汽车参与计划性孤岛的小水电微网功率平衡控制方法流程图；
图2为本实施例电动汽车参与小水电微网功率平衡的系统接线图；
图3为本实施例无电动汽车参与时水电微网功率平衡示意图；
图4为本实施例有电动汽车参与时水电微网功率平衡示意图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图1所示的电动汽车参与计划性孤岛的小水电微网功率平衡控制方法包括以下步骤：
S1、当小水电微网与配电网连接的上游线路因检修需要计划停电，小水电微网收到计划停电指令，即将在某时刻水电微网上游配电线路将断电；
S2、小水电微网可提前做好离网和孤岛运行的准备，具体包括以下步骤：21)、首先调度电动汽车到水电微网范围内，采用统计求和的方法确定电动汽车的充电容量。具体可以通过统计主流电气汽车型号以及电池容量，建立电动汽车参数查询表，将调配来的电动汽车充电容量进行统计计算。
目前主流的电气汽车型号以及电池容量如下：雪佛兰沃蓝达(VOLT)：16kwh；日产聆风(LEAF)：24kwh；科达电动汽车(CODA)：33.8kwh；本田飞度电动版(Fit EV)：20kwh；三菱i电动汽车(iMiEV)：16kwh；福特福克斯电动版(Focus EV)：23kwh。国内一些电动汽车的电池包容量：江淮同悦：15kwh；比亚迪e6：57kwh；奇瑞瑞麟M1电动汽车：16-20kwh；力帆620电动汽车：30kwh；
22)、在得到了电动汽车的充放电容量以及储电量后，根据式(1)和式(2)计算最大可接入的用电负荷Pload，并根据Pload确定可孤岛运行的微电网的供电范围以及拓扑结构。
根据电动汽车充电容量总和以及水电发电功率确定微网孤岛时可带的最大用电负荷；
孤岛运行的水电微网的拓扑结构的确定，需要确认在水电微网孤岛运行期间能够继续供电的负荷出线。判断哪些出线可以持续供电的条件有两个，一个是功率约束条件，一个是电动汽车充电容量约束条件，在满足两个条件的前提下尽量多带负荷，这样用户的停电损失最小。
通过统计水电微网的负荷出线用电负荷的规律，已知每一条负荷在一天内的每小时最大负荷(例如三条出线在6：00-7:00的1小时内最大负荷为10kW，在12：00-13:00的1小时内最大负荷为12kW，则记为PL3.6＝10kW，PL3.12＝12kW)，假设水电微网内有n条负荷出线，则在孤岛运行期间，保持持续供电的负荷出线有n条，孤岛运行时间为m小时(第i条出线在孤岛后的第j个小时内最大负荷记为PLi.j)。则孤岛运行期间的负荷出线应满足以下条件：
某个小时内(j＝1，2，…，m)功率约束条件：
Figure BDA0003045193370000071
电动汽车电池容量约束：
Figure BDA0003045193370000072
其中，PEV、Phy、SEV分别表示电动汽车电池功率、水电机组的有功出力、电动汽车电池的容量。
水电发电功率为200kW，则可带的最大用电负荷为Pload.max＝200kW+15kW＝215kW。若计划停电时间为(8:00-9:00，9:00-10:00)，水电微网内有4条配电线路，在该时间段内的小时最大负载为：线路1(160kW，150kW)、线路2(100kW、110kW)、线路3(50kW、40kW)、线路4(20kW、25kW)。则可确定微网孤岛运行时可带的负载线路(即微网的带载范围)为PL1、PL3，这个组合，线路的最大负载之和在计划停电时间内的小时最大负载为(210kW、190kW)小于且最接近Pload.max，且电动汽车的放电量最大为1h*10kW＝10kWh小于250kWh，符合电动汽车电池容量限制。若没有电动汽车接入，则水电微网孤岛运行时可带的负载线路为PL1、PL4，负荷最大值之和为(180kW、175kW)，是小于且最接近Phy的负载值。
水电微网的负荷出线数量是已知的，每一条出线所带的负荷大小也已知，当Pload的最大值确定以后，出线所带负荷之和小于Pload的最大值，则水电微网孤岛运行后，所有出线都可保持供电。
如果出线所带负荷之和大于Pload的最大值，说明水电微网进入孤岛后，不足以满足所有负荷的用电，则需要切除部分负荷出线，以保证出线所带负荷之和小于Pload的最大值。因此，当Pload的最大值确定以后，就相当于确定了在水电微网孤岛后可以保持供电的负荷出线范围，相应地孤岛运行的水电微网的拓扑结构也确定了。
微网可带的最大负荷与微网内参与功率平衡的电动汽车充电功率以及电池的储电量有关。负荷范围的计算，就是Pload的选取应满足以下的约束条件，可根据式(1)计算最大可接入的用电负荷Pload的数值大小。
放电条件：充电功率需要能够满足(t1，t2)时间段的尖峰负荷用电需求，放电时间的电量需要满足尖峰负荷用电量，具体由公式(3)所示：
Figure BDA0003045193370000081
其中PEV、Pload.max、Phy、SEV分别表示电动汽车电池功率、本地负荷的最大功率、小水电机组发出的功率、电动汽车电池的容量。
充电条件：充电阶段t2-t3，在这一阶段电动汽车应能够充满电能，具体如公式(4)所示：
Figure BDA0003045193370000082
时间段t1-t3则为一个完整的充放电周期。在水电微网孤岛运行阶段，可包含多个电动汽车充放电周期；
S3、在微网供电范围确定后，投入平衡负载Rba，即平衡负载接入水电微网开始运行，调节平衡负载的阻值，使水电微网与配电网的交换功率Pchange为0，即水电微网内部发电等于用电；
本发明虽然不需要配备储能设备，但是要保证水电发出的有功功率Phy大于负荷Pload，通过调节平衡电阻的阻值，使Phy＝Pr+Pload，从而保证孤岛微网的频率稳定，Pr表示平衡Rba负载消耗的有功功率。
当有电动汽车接入时，可利用电动车可充电可放电的特性，采用电动汽车参与小水电微网功率平衡，系统示意图如图2所示。当下小水电微网为配网系统之间的线路需要计划检修时，电动汽车接入水电微网可尽量多地为更多的本地负荷恢复供电。
含有较多小水电资源的多为山区以及偏远农村地区，负荷类型多为居民负荷，用电高峰出现在中午及晚上，主要是烹饪设备。做饭时间，负荷较高。传统的小水电微网组网时必须保证小水电机组发电容量大于负荷用电容量，即Phy＞Pload，应保证负荷最大值不超过水电机组出力，即负荷功率的最大值Ploa.dmax≤Phy。水电发出的有功功率大于负荷的部分，应由平衡电阻消耗掉，以保证水电微网孤岛运行时的频率稳定。无电动汽车接入时，水电微网功率平衡如图3所示。图3中阴影部分的面积代表平衡电阻消耗的能量，这部分能量转为热能损耗掉了。
当小水电微网有电动汽车接入时，可利用电动汽车的电池充放电效应，在水电微网负荷高峰的时候电动汽车为负荷供电，负荷低谷的时候电动汽车可以充电，减小电能的浪费。负荷高峰的时候，电动汽车的电池EV放电，负荷低谷的时候EV充电，再有多余电量，则由平衡电阻消耗掉。图4是有电动汽车接入时水电微网功率平衡示意图，相比无电动汽车参与时的情况，水电的利用率更高，水电微网可带负荷更多。
为保证水电微网能够平稳地离网，测量水电微网与配电网连接线路流过的功率，若功率Pchange为零，则达到离网条件。若功率Pchange不为零，则继续调整平衡负载的阻值，使交换功率Pchange为0。
S4、达到离网条件后，将调度来的电动汽车接入水电微网，做好充电放电的准备；电动汽车就位后，断开水电微网并网开关B3，此时水电微网进入孤岛运行。
S5、水电进入孤岛运行后，判断水电机组的有功出力Phy与水电微网内的负载功率Pload的大小关系。
具体的判断方式为：若水电机组的发电功率Phy＞Pload，则电动汽车充电，若水电机组发出的功率不能完全被电动汽车和以及用电负荷，多余的有功功率由平衡电阻消耗掉，即Phy＝Pr+PEV.充电+Pload，PEV.充电指的是电动汽车的充电功率。若Phy≤Pload，则电动汽车放电，电动汽车与水电机组共同为用电负荷供电，即Pload＝Phy+PEV.放电，PEV.放电指的是电动汽车的放电功率，水电微网保持稳定运行。
电动汽车的加入对比原有的仅用平衡负载调节水电微网频率，优点在于不增加能源利用效率更高。该方案能够实施的前提是，能够保证水电微网在孤岛运行的时间内保持微网内发出功率与负载消耗功率保持平衡。电动汽车加入后，需要在保证微网内功率平衡的前提下，充分利用电动汽车储能作用，这就需要确定电动汽车加入后的运行约束条件。
所述约束条件包括放电条件：充电功率需要能够满足(t1，t2)时间段的尖峰负荷用电需求，放电时间的电量需要满足尖峰负荷用电量。充电条件：充电阶段t2-t3，在这一阶段电动汽车应能够充满电能。
S6、当水电微网的上游线路检修完成并成功送电后，水电微网接到并网运行的通知，则水电微网准备同期并网，恢复并网运行。水电微网并网完成后，退出平衡电阻和电动汽车。水电微网恢复正常的并网运行状态。
作为具体的实施例当小水电微网收到计划停电检修指令后按照按照如下步骤进行控制：
S1.小水电微网收到计划停电检修指令；
S2.调度电动汽车到水电微网范围内，并投入平衡负载，使微网与配网的交换功率Pcharge为0，达到离网条件后使电动汽车接入，并断开并网开关B3；
S3.统计电动汽车的充电容量总和。设置一辆汽车可用于调度的电池容量为50kWH，最大的充电功率和放电功率为3kW。则可调度的电动汽车有5辆，则电动汽车总容量有250kWH，最大充电功率和放电功率为15kW。
S4.根据电动汽车充电容量总和以及水电发电功率确定微网孤岛时可带的最大用电负荷；水电发电功率为200kW，则可带的最大用电负荷为Pload.max＝200kW+15kW＝215kW。若计划停电时间为(8:00-9:00，9:00-10:00)，水电微网内有4条配电线路，在该时间段内的小时最大负载为：线路1(160kW，150kW)、线路2(100kW、110kW)、线路3(50kW、40kW)、线路4(20kW、25kW)。则可确定微网孤岛运行时可带的负载线路(即微网的带载范围)为PL1、PL3，这个组合，线路的最大负载之和在计划停电时间内的小时最大负载为(210kW、190kW)小于且最接近Pload.max，且电动汽车的放电量最大为1h*10kW＝10kWh小于250kWh，符合电动汽车电池容量限制。若没有电动汽车接入，则水电微网孤岛运行时可带的负载线路为PL1、PL4，负荷最大值之和为(180kW、175kW)，是小于且最接近Phy的负载值。
S5.投入可变电阻，调节可变电阻的阻值，使水电微网与配电网连接线路流过的的交换功率为0；
S6.当水电微网达到离网条件后，将电动汽车接入水电微网后，断开微网并网断路器B3，水电微网进入孤岛运行状态；
S7.判断水电机组输出功率判断水电机组的有功出力Phy与水电微网内的负载功率Pload的大小关系；假设在时刻t，水电机组有功出力为Phydro＝300kW，Pload＝305kW。
S8.若Phy＞Pload则电动汽车为电池充电，若Phy＜Pload则电动汽车放电；则Pload＞Phydro，电动汽车放电，且放电功率由Phydro+PEV.out＝Pload计算，则电动汽车的放电功率PEV.out＝(305-300)kW＝5kW。
S9.当水电微网接到并网运行指令，则水电微网命令并网断路器B3同期并网；
S10.水电微网同期并网后，电动汽车及平衡电阻退出运行。
作为另一优选的实施例，若在S7中，时刻t，有Phydro＝300kW，Pload＝280kW，则在S8中可判断Phydro＞Pload，则电动汽车充电，且充电功率和平衡电阻吸收的功率分别为PEV.in＝15kW，Pba＝5kW。
作为另一优选的实施例，若在S7中，时刻t，有Phydro＝300kW，Pload＝290kW，则在S8中可判断Phydro＞Pload，则电动汽车充电，且充电功率为PEV.in＝10kW，不需要平衡负载吸收功率，即可达到微网内功率平衡。
作为另一优选的实施例，在步骤S2中，电动汽车调度到微网范围内后，电动汽车可在此时接入微网，待达到离网条件，即Pchange＝0，断开断路器B3，微网进入孤岛状态。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.电动汽车参与计划性孤岛的小水电微网功率平衡控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.水电微网收到计划停电指令后，确定可孤岛运行的微电网的供电范围以及拓扑结构；
S2.投入平衡负载，调节水电微网与配电网连接线路的交换功率；
S3.当水电微网与配电网的交换功率达到离网条件后，将调度来的电动汽车接入水电微网；
S4.根据水电机组的有功出力Phy与水电微网内的负载功率Pload，判断水电出力与负载功率的大小，对电动汽车进行充放电操作；
S5.水电微网接到并网运行，则水电微网恢复并网运行，退出平衡电阻和电动汽车。
2.根据权利要求1所述的电动汽车参与计划性孤岛的小水电微网功率平衡控制方法，其特征在于，统计水电微网各个出线的日负荷曲线，并梳理出每条出线在一天24个小时内的小时最大负荷，采用加权平均的方法进行滚动更新日负荷曲线，用于确定水电孤岛期间，能够持续供电的负荷出线数量，进而确定网络结构。
3.根据权利要求2所述的电动汽车参与计划性孤岛的小水电微网功率平衡控制方法，其特征在于，所述能够持续供电的负荷出线数量条件满足功率约束条件和电动汽车充电容量约束条件；
功率约束条件：
Figure FDA0003045193360000011
电动汽车电池容量约束：
Figure FDA0003045193360000021
其中，PEV、Phy、SEV分别表示电动汽车电池功率、水电机组的有功出力、电动汽车电池的容量，PLi.j为第i条出线在孤岛后的第j个小时内最大负荷，n表示水电微网内负荷出线数量，m表示孤岛运行时间数量。
4.根据权利要求3所述的电动汽车参与计划性孤岛的小水电微网功率平衡控制方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下步骤：
21)调度电动汽车到水电微网范围内，并计算电动汽车的充电容量；
22)得到电动汽车的充放电容量以及储电量后，根据式(3)和式(4)得到最大可接入的用电负荷Pload的最大值：
Figure FDA0003045193360000022
其中，PEV、Pload.max、Phy、SEV、Pload(t)分别表示电动汽车电池功率、本地负荷的最大功率、水电机组的有功出力、电动汽车电池的容量、t时刻水电微网内的负载功率；
充电条件：充电阶段t2-t3，在这一阶段电动汽车应能够充满电能，具体如公式(2)所示：
Figure FDA0003045193360000023
时间段t1-t3则为一个完整的充放电周期，在水电微网孤岛运行阶段，可包含多个电动汽车充放电周期；
根据Pload的最大值确定可孤岛运行的微电网的供电范围以及拓扑结构。
5.根据权利要求4所述的电动汽车参与计划性孤岛的小水电微网功率平衡控制方法，其特征在于，步骤S2的调节方式为：若水电微网与配电网的交换功率Pchange为零，则达到离网条件；若水电微网与配电网的交换功率Pchange不为零，则调整平衡负载的阻值Rba，使水电微网与配电网的交换功率Pchange为0。
6.根据权利要求5所述的电动汽车参与计划性孤岛的小水电微网功率平衡控制方法，其特征在于，步骤S4判断水电出力与负载功率的大小具体为：若不符合Phy＞Pload则电动汽车放电，平衡电阻不投入运行；若Phy＞Pload，继续判断是否符合条件PEV.in.max+Pload＞Phy＞Pload，不符合则电动汽车以功率PEV.in＝Phy-Pload充电，平衡电阻不消耗有功；若符合条件PEV.in.max+Pload＞Phy＞Pload，则说明Phy＞PEV.in.max+Pload，电动汽车以功率PEV.in.max充电，平衡电阻有功功率为Pr＝Phy-Pload-PEV.in.max，PEV.in.max是电动汽车的充电功率最大值。
7.根据权利要求6所述的电动汽车参与计划性孤岛的小水电微网功率平衡控制方法，其特征在于，在电池充电过程中，若水电机组发出的功率不能完全被电动汽车和以及用电负荷，多余的有功功率由平衡负载消耗掉，即Phy＝Pr+PEV.充电+Pload，其中Pr是平衡负载消耗的功率值，PEV.充电是电动汽车可提供的充电功率。
8.根据权利要求7所述的电动汽车参与计划性孤岛的小水电微网功率平衡控制方法，其特征在于，电动汽车加入后的运行约束条件包括：充电功率需要能够满足t1-t2时间段的尖峰负荷用电需求，放电时间的电量需要满足尖峰负荷用电量；所述充电阶段t2-t3，电动汽车应能够充满电能。
9.根据权利要求8所述的电动汽车参与计划性孤岛的小水电微网功率平衡控制方法，其特征在于，所述电动汽车的充电容量是通过统计主流电气汽车型号以及电池容量，建立电动汽车参数查询表，将调配来的电动汽车充电容量进行统计。
10.根据权利要求9所述的电动汽车参与计划性孤岛的小水电微网功率平衡控制方法，其特征在于，所述可孤岛运行的微电网的供电范围以及拓扑结构是根据电动汽车充电容量总和以及水电发电功率确定微网孤岛时可带的最大用电负荷。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117081177A (zh) * 2023-10-17 2023-11-17 国网辽宁省电力有限公司 一种孤岛模式下水电主调机组微电网运行功率控制方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011156776A2 (en) * 2010-06-10 2011-12-15 The Regents Of The University Of California Smart electric vehicle (ev) charging and grid integration apparatus and methods
US20130229149A1 (en) * 2012-03-02 2013-09-05 Alstom Grid Dispatching vehicle-to-grid ancillary services with discrete switching
CN105117797A (zh) * 2015-08-13 2015-12-02 浙江工业大学 基于孤岛划分的微网日前经济最优调度方法
CN107046282A (zh) * 2017-01-10 2017-08-15 普天新能源（深圳）有限公司 微网供电系统及微网供电方法
CN109950900A (zh) * 2019-03-28 2019-06-28 华南理工大学 基于电动汽车负荷最小峰值模型的微网负荷削减控制方法
CN110535135A (zh) * 2019-07-10 2019-12-03 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 一种基于微源与负载协同支撑的多能互补微电网多主从控制结构及方法
CN112510737A (zh) * 2020-11-25 2021-03-16 国网湖南省电力有限公司 一种光伏储能充电站并离网协同控制方法及系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011156776A2 (en) * 2010-06-10 2011-12-15 The Regents Of The University Of California Smart electric vehicle (ev) charging and grid integration apparatus and methods
US20130229149A1 (en) * 2012-03-02 2013-09-05 Alstom Grid Dispatching vehicle-to-grid ancillary services with discrete switching
CN105117797A (zh) * 2015-08-13 2015-12-02 浙江工业大学 基于孤岛划分的微网日前经济最优调度方法
CN107046282A (zh) * 2017-01-10 2017-08-15 普天新能源（深圳）有限公司 微网供电系统及微网供电方法
CN109950900A (zh) * 2019-03-28 2019-06-28 华南理工大学 基于电动汽车负荷最小峰值模型的微网负荷削减控制方法
CN110535135A (zh) * 2019-07-10 2019-12-03 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 一种基于微源与负载协同支撑的多能互补微电网多主从控制结构及方法
CN112510737A (zh) * 2020-11-25 2021-03-16 国网湖南省电力有限公司 一种光伏储能充电站并离网协同控制方法及系统

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZHANG, ZF 等: "hly applicable small hydropower microgrid operation strategy and control technology", 《ENERGY REPORTS》 *
ZHANG, ZF 等: "hly applicable small hydropower microgrid operation strategy and control technology", 《ENERGY REPORTS》, 30 November 2020 (2020-11-30) *
姚梦 等: "考虑冷负荷冲击影响的电动汽车辅助孤岛复电方法", 《电力系统自动化》 *
姚梦 等: "考虑冷负荷冲击影响的电动汽车辅助孤岛复电方法", 《电力系统自动化》, 10 April 2019 (2019-04-10) *
李金喜 等: "基于电动车的新型小水电计划停电功率平衡方式", 《环境技术》 *
李金喜 等: "基于电动车的新型小水电计划停电功率平衡方式", 《环境技术》, 30 October 2020 (2020-10-30) *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117081177A (zh) * 2023-10-17 2023-11-17 国网辽宁省电力有限公司 一种孤岛模式下水电主调机组微电网运行功率控制方法
CN117081177B (zh) * 2023-10-17 2024-01-05 国网辽宁省电力有限公司 一种孤岛模式下水电主调机组微电网运行功率控制方法

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