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

本发明专利技术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P

Power balance control method for small hydropower microgrid with electric vehicles participating in planned islanding

【技术实现步骤摘要】
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


[0001]本专利技术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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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,本专利技术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。

技术实现思路

[0004]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。本专利技术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。
[0005]本专利技术至少通过如下技术方案之一实现。
[0006]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：
[0007]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；
[0008]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；
[0009]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；
[0010]S4.根据水电机组的有功出力P
hy
与水电微网内的负载功率P
load
，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；
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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；
[0014]功率约束条件：
[0015]电动汽车电池容量约束：
[0016]其中，P
EV
、P
hy
、S
EV
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。
[0017]优选的，所述步骤S1包括以下步骤：
[0018]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；
[0019]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P
load
的最大值：
[0020][0021]其中，P
EV
、P
load.max
、P
hy
、S
EV
、P
load
(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；
[0022]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：
[0023][0024]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；
[0025]根据P
load
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。
[0026]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P
change
为零，则达到离网条件；若水电微网与配电网的交换功率P
change
不为零，则调整平衡负载的阻值R
ba
，使水电微网与配电网的交换功率P
change
为0。
[0027]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P
hy
＞P
load
则电动汽车放电，平衡电阻不投入运行；若P
hy
＞P
load
，继续判断是否符合条件P
EV.in.max
+P
load
＞P
hy
＞P
load
，不符合则电动汽车以功率P
EV.in
＝P
hy
‑
P
load
充电，平衡电阻不消耗有功；若符合条件P
EV.in.max
+P
load
＞P
hy
＞P
load
，则说明P
hy
＞P
EV.in.max
+P
load
，电动汽车以功率P
EV.in.max
充电，平衡电阻有功功率为P
r
＝P
hy
‑
P
load
‑
P
EV.in.max
，P
EV.in.max
是电动汽车的充电功率最大值。
[0028]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P
hy
＝P
r
+P
EV.充电
+P
load
，其中P
r
是平衡负载消耗的功率值，P
EV.充电
是电动汽车可提供的充电功率。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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P
hy
与水电微网内的负载功率P
load
，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：电动汽车电池容量约束：其中，P
EV
、P
hy
、S
EV
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P
load
的最大值：其中，P
EV
、P
load.max
、P
hy
、S
EV
、P
load
(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：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P
load
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P
change
为零，则达到离网条件；若水电微网与配电网的交换功率P
change
不为零，则调整平衡负载的阻值R
ba
，使...

【专利技术属性】
技术研发人员：张紫凡，杨向宇，赵世伟，曹江华，谢宝忠，高蒙真，曾观保，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：