基于峰谷電價的多微網協調控制方法研究

于文萍 羅敏 吳婕萍

摘要：針對電動汽車的無序充電讓多微網負荷增加，導致其供電不穩定的問題，本文將峰谷電價引入含電動汽車的多微網協調控制中，使電動汽車根據電價信息有序充放電，達到削峰填谷的效果。該方法不僅實現了各子微網的穩定運行，還與外部電網進行了合理有效的功率交互。最后，通過仿真驗證所提控制策略的正確性和有效性。

Abstract： The disorderly charging of electric vehicles increases the load of multi-microgrid， which leads to the problem of unstable power supply. Therefore， this paper introduces peak-valley price into the coordinated control strategy of multi-microgrid with electric vehicles. According to the electricity price information， electric vehicles can orderly charge and discharge to achieve the effect of peak filling. This method not only realizes the stable operation of each sub-microgrid， but also achieves reasonable and effective power interaction with the external power grid. Finally， the correctness and effectiveness of the proposed control strategy are verified by simulation.

關鍵詞：峰谷電價;電動汽車;多微網;協調控制

Key words： peak-valley price;electric vehicles;multi-microgrid;coordinated control

中圖分類號：TM714? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）23-0198-02

0? 引言

隨著新能源技術不斷的提升與成熟，使得其可作為分布式電源加入微電網，而兩個以上的相鄰微電網組成多微網系統[1]。分布式電源的波動性與間歇性讓多微網的協調控制比單微網更加復雜，加入電動汽車（Electric Vehicle，EV）后還需考慮其帶給多微網的影響以及對大電網的沖擊等問題。而多微網可以使多種分布式能源實現互補，提高供電的可靠性和電能質量，為智能電網和新能源的充分利用奠定了基礎。因此，多微網相關技術的研究具有必要性。

EV加入微電網可作為雙重角色：充電時作為負荷，放電時作為電源，但EV的無序充放電行為無疑增加了多微網的供電不穩定性，因此將EV進行有序充放電尤為必要。文獻[2]將EV加入微網，建立起EV無序與有序充電策略和神經型膜計算模型，降低了微網并網公共連接點電壓波動影響。而峰谷電價將一天24小時分成三段：7-11h、19-23h為高峰段，11-19h為平時段，23-7h為低谷段，通過拉開高峰和低谷段電價差的方式，鼓勵居民分時分段用電，以緩解高峰用電量。文獻[3]根據EV行駛特性，建立了峰谷電價有序充放電模型，通過引導EV有序充放電減少了負荷高峰段的供電負擔。綜上，本文為實現含電動汽車的多微網協調控制，提出了一種基于峰谷電價的多微網協調控制方法，即采用峰谷電價和電動汽車的有序充放電來達到削峰填谷的效果，實現多微網的穩定運行。

1? 基于峰谷電價的多微網協調控制方法

1.1 基于峰谷電價的子微網協調控制策略

在該策略中，首先計算出各子微網的功率差額，得到總發電量與用電量，然后根據峰谷電價做出相應的調度措施，分為以下三種情況。

在電價高峰時：①首先判斷各子微網的功率差額大小（即？駐Pi），若？駐Pi=0即平衡。②若？駐Pi >0，首先讓儲能裝置充至上限，若功率缺額還大于零就逐步切除微型燃氣輪機（Micro Turbines，MT），切MT后若功率缺額還大于零，則向多微網發出多電信號。③若？駐Pi<0，先讓EV賣電至下限，若功率缺額還小于零就讓MT逐步發電來滿足，若MT滿發后功率缺額還小于零就讓蓄電池放電至下限，最后再向多微網發出缺電信號。

在電價一般時：①首先判斷？駐Pi大小，若？駐Pi=0就平衡。②若？駐Pi>0，重復高峰時？駐Pi>0的步驟。③當？駐Pi<0時，先讓MT逐步發電來滿足，如果還小于零就讓蓄電池放電至下限，最后再向多微網發出缺電信號。

在電價低谷時：①首先判斷？駐Pi大小，若？駐Pi=0就平衡。②若？駐Pi>0，先讓EV充電至滿，隨后還有多余的電就讓蓄電池充電至滿，若？駐Pi=0就平衡，若不等于零就慢慢切除MT，最后向多微網發出多電信號。③當若？駐Pi<0時，先讓蓄電池放電至下限，若？駐Pi=0就平衡，若不等于零則讓MT逐步滿發，最后若還缺電就向多微網發出缺電信號。

1.2 基于峰谷電價的多微網協調控制策略

在該策略中，首先判斷各子微電網的功率缺額，選擇三個模式：①各子微網發電量均大于用電量（即？駐P>0）。②各子微網發電量均小于用電量（即？駐P<0）;此時各子微網先根據電價信息對應參與內部調控，調控不成功再向大電網并網。③兩子微網功率缺額剛好相反，先進行兩子微網的功率缺額比較，再根據電價信息選擇不同操作。

當？駐P>0時：①電價高峰時，先讓蓄電池充電至上限，若？駐P≠0則切除MT，再與大電網并網賣電。②電價一般時，執行電價高峰時的步驟。③電價低谷時，先讓EV充電至滿，再讓蓄電池充電至滿，若？駐P≠0則切除MT，最后再與大電網并網賣電。

當？駐P<0時：①電價高峰時，先讓EV放電，再讓MT發電至上限、蓄電池放電至下限，最后再與大電網進行交互。②電價一般時，先讓MT發電至上限，若？駐P≠0則讓蓄電池放電至下限，最后與大電網并網。③低谷時，先讓蓄電池放電至下限，若？駐P≠0則讓MT發電至滿，最后再與大電網進行功率交互。

當兩子微網功率缺額一大一小時：①當？駐Pi（子微網i功率過剩）和？駐Pj（子微網j功率不足）絕對值相等時，？駐Pj向？駐Pi買電至？駐Pj=0;②當？駐Pi<|？駐Pj|時，高峰時優先讓EV放電，再向？駐Pi買電，最后向大電網買電;電價一般時直接進行子微網內部調控;低谷時優先向？駐Pi買電，再與大電網交互，最后進行子微網內部調控。③當？駐Pi>|？駐Pj|時，子微網j的功率缺額由子微網i承擔，后續多余電量在電價高峰時賣與大電網;電價一般時進行子微網內部調控;電價低谷時，先進行子微網內部調控，最后再與大電網進行交互。

2? 基于峰谷電價的多微網協調控制仿真

如圖1所示為多微網結構示意圖，多微網經過變壓器與大電網相連，兩個子微網以并聯的形式連接。其中包括：微型燃氣輪機MT1、MT2，蓄電池SOC1、SOC2，電動汽車EV1、EV2，負荷L1、L2，光伏發電PV和風力發電WT。

如圖2-圖5所示，在1-6h時，子微網1有多余電量而子微網2缺電，此時電價不高因此不考慮EV放電，由子微網1向子微網2供電;在7-11h時，子微網1和子微網2均缺電且處于高峰時段，此時優先考慮EV放電，各子微網進行內部調控，沒有與大電網交互。在18-21h時，各子微網均缺電且處于電價高峰段，EV此時儲量不足因此考慮由MT發電和蓄電池放電，子微網2因內部調控不足最后向大電網買電。子微網1和子微網2在1-6時和22點進行功率交互來協調控制以滿足功率平衡和頻率的穩定。

3? 結束語

因分布式電源風力和光伏具有隨機性和波動性，負荷容易出現用電高峰，多微網供電復雜，嚴重時可能導致電網癱瘓，而電動汽車的加入更容易導致峰上加峰。因此，本文提出了基于峰谷電價的含電動汽車的多微網協調控制策略。該策略可使電動汽車有序充放電，以此來保證多微網的穩定運行。

參考文獻：

[1]許志榮，楊蘋，趙卓立，等.中國多微網系統發展分析[J].電力系統自動化，2016，40（17）：224-231.

[2]Wang Tao， Wang Jun， Ming Jun， et al. Application of Neural-Like P Systems With State Values for Power Coordination of Photovoltaic/Battery Microgrids[J]. IEEE Access， 2018， 6：46630-46642.

[3]王璟，王利利，郭勇，等.計及電動汽車的微電網經濟調度方法[J].電力系統保護與控制，2016，44（17）：111-117.