邸超+牛沁

摘 要：隨著空氣質(zhì)量降低，節(jié)能減排成為電力發(fā)展的必然。新能源入網(wǎng)起到重要作用，本文建立了風(fēng)電與電動(dòng)汽車協(xié)同并網(wǎng)環(huán)境優(yōu)化調(diào)度模型。調(diào)度風(fēng)電與電動(dòng)汽車協(xié)同入網(wǎng)，通過(guò)蒙特卡洛模擬法模擬出電動(dòng)汽車不同V2G模式下充放電負(fù)荷。結(jié)果表明，有序充電模式車主響應(yīng)系統(tǒng)調(diào)度滿足與風(fēng)電出力互補(bǔ)性，有效減少棄風(fēng)、減小負(fù)荷曲線的波動(dòng)。以火電機(jī)組的SO2和CO2排放量最小化為目標(biāo)，應(yīng)用改進(jìn)粒子群多目標(biāo)優(yōu)化算法求解模型。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電；電動(dòng)汽車；蒙特卡羅模擬

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.131

0 引 言

近年來(lái)，隨著空氣質(zhì)量的降低，溫室效應(yīng)的加劇，減少CO2、SO2的排放是對(duì)該問題的重要舉措。電力作為能源重要組成部分，在節(jié)能減排中將發(fā)揮重要作用。電力發(fā)展的重要方向是節(jié)能減排，風(fēng)電和電動(dòng)汽車在環(huán)境上的巨大優(yōu)勢(shì)受到學(xué)者們的廣泛關(guān)注[1]。

風(fēng)電出力的不穩(wěn)定性、反調(diào)峰性，并網(wǎng)會(huì)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響[2-3]。我國(guó)電動(dòng)汽車?yán)塾?jì)銷售量將在2020超過(guò)500萬(wàn)輛，受車主出行習(xí)慣影響負(fù)荷高峰時(shí)段充電，將增大峰谷差和系統(tǒng)調(diào)峰壓力[4-5]。通過(guò)調(diào)度風(fēng)電與電動(dòng)汽車協(xié)同入網(wǎng)，能有效地解決棄風(fēng)問題和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)的環(huán)境效益[6]。

本文通過(guò)蒙特卡羅模擬法模擬出定量電動(dòng)汽車不同入網(wǎng)模式充電功率。分別以火電發(fā)SO2、CO2排放量最小為目標(biāo)構(gòu)建環(huán)境優(yōu)化調(diào)度模型。據(jù)相應(yīng)約束條件分析了風(fēng)電接入及電動(dòng)汽車不同入網(wǎng)模式對(duì)機(jī)組運(yùn)行CO2和SO2排放的影響。采用改進(jìn)粒子群優(yōu)化算法對(duì)模型優(yōu)化求解。最后，在MATLAB環(huán)境下對(duì)模型及優(yōu)化算法仿真。

3 算例分析

通過(guò)某風(fēng)電場(chǎng)和十臺(tái)火電機(jī)組來(lái)驗(yàn)證本模型的有效性。風(fēng)電詳細(xì)參數(shù)值見文獻(xiàn)[8]，火電機(jī)組參數(shù)以及1 d內(nèi)各個(gè)時(shí)刻負(fù)荷預(yù)測(cè)值見文獻(xiàn)[9]。1 d內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)各個(gè)時(shí)刻輸出功率曲線（見圖1）。

通過(guò)蒙特卡洛模擬法模擬出單量電動(dòng)汽車的有序、無(wú)序充放電功率[10]。設(shè)定可入網(wǎng)參與調(diào)度的電動(dòng)汽車數(shù)量為50000輛，得出電動(dòng)汽車入網(wǎng)各個(gè)時(shí)刻接入系統(tǒng)負(fù)荷（見圖2）。

結(jié)果分析：

為了驗(yàn)證本模型的有效性，以下兩種不同運(yùn)行方式作比較，運(yùn)行方式1為風(fēng)電并網(wǎng)，電動(dòng)汽車無(wú)序V2G模式入網(wǎng)參與調(diào)度；運(yùn)行方式2為風(fēng)電并網(wǎng)，電動(dòng)汽車有序V2G模式入網(wǎng)參與調(diào)度。由不同運(yùn)行方式下的負(fù)荷曲線（見圖3）可知，原始負(fù)荷在沒有電動(dòng)汽車參與調(diào)度情況下，負(fù)荷波動(dòng)較大。采用運(yùn)行方式1時(shí)，電動(dòng)汽車無(wú)序V2G模式與風(fēng)電協(xié)調(diào)入網(wǎng)，因?yàn)檐囍鞯某鲂辛?xí)慣，大量電動(dòng)汽車在負(fù)荷高峰期充電，進(jìn)一步增加峰谷差。因?yàn)闊o(wú)序V2G模式還有一定的波動(dòng)性與隨機(jī)性，同時(shí)增加了負(fù)荷曲線的波動(dòng)。采用運(yùn)行方式2時(shí)，電動(dòng)汽車有序V2G模式與風(fēng)電協(xié)調(diào)入網(wǎng)，車主響應(yīng)峰谷效應(yīng)，在負(fù)荷低谷時(shí)刻充電，高峰時(shí)刻放電，削峰填谷作用明顯，負(fù)荷曲線波動(dòng)程度最小。

表1為采用MATLAB環(huán)境對(duì)兩種不同運(yùn)行方式下優(yōu)化目標(biāo)的仿真結(jié)果對(duì)比。運(yùn)行方式1：無(wú)序V2G模式下電動(dòng)汽車和風(fēng)電協(xié)調(diào)入網(wǎng)，由于車主的出行習(xí)慣進(jìn)一步拉大了峰谷差，增加了負(fù)荷波動(dòng)性，增加了機(jī)組的SO2和CO2排放量。運(yùn)行方式2：有序V2G模式下電動(dòng)汽車和風(fēng)電協(xié)調(diào)入網(wǎng)，在負(fù)荷高峰期，電動(dòng)汽車代替發(fā)電機(jī)組向電網(wǎng)放電，在負(fù)荷低谷期，電動(dòng)汽車調(diào)度入網(wǎng)充電，從而有效的減小了火電機(jī)組SO2和CO2排放量。

4 結(jié)論

本文建立了風(fēng)電與電動(dòng)汽車協(xié)同并網(wǎng)調(diào)度環(huán)境優(yōu)化模型，并用MATLAB仿真驗(yàn)證了其可行性和有效性。結(jié)果表明，采用有序V2G模式，通過(guò)優(yōu)化電動(dòng)汽車充放電時(shí)間來(lái)滿足風(fēng)電和負(fù)荷的波動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)良好的削峰填谷作用，最大程度的消納風(fēng)電，減少火電機(jī)組SO2和CO2排放。使電動(dòng)汽車和風(fēng)電聯(lián)合出力更加穩(wěn)定的同時(shí)，也能作為調(diào)峰電源來(lái)平緩負(fù)荷曲線的波動(dòng)。

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