浙江工業(yè)大學信息工程學院、國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學研究院的研究人員楊曉東、張有兵、蔣楊昌等，在2018年第2期《電工技術學報》上撰文，針對含電動汽車(EV)與高滲透率光電并網(wǎng)型微電網(wǎng)的協(xié)同增效利用問題，為提高分布式電源消納水平，提出一種動態(tài)EV互動響應控制策略。

首先，基于微電網(wǎng)內(nèi)分布式光伏出力與負荷之間的供需情況，結合實時電價與傾斜分檔率發(fā)展了虛擬電價機制;其次，在虛擬電價的引導下轉換最大化光電消納的目標，構建EV互動響應的混合整數(shù)規(guī)劃架構;在此基礎上，為應對微電網(wǎng)中光伏輸出不確定性所帶來的不利影響，引入模型預測控制方法實現(xiàn)動態(tài)EV互動響應控制;最后，以某辦公區(qū)域微電網(wǎng)為例進行仿真分析。

算例結果表明，所提EV互動響應控制策略能夠使需求側主動匹配供電側光伏出力，改善負荷特性,有效促進光伏電源消納,實現(xiàn)多方面的經(jīng)濟效益。

微電網(wǎng)作為可再生能源(Renewable Energy Sources, RES)接入配電網(wǎng)的有效緩沖，憑借自身運行控制和能量管理等關鍵技術可以實現(xiàn)其并網(wǎng)或孤島運行[1]，既能充分利用分布式可再生能源降低間歇性分布式電源給配電網(wǎng)帶來的不利影響，又能提高供電可靠性和改善電能質量[2,3]，因此受到了廣泛關注[4-6]。

隨著RES(如風電、光電)的不斷接入，其出力不確定性對微電網(wǎng)優(yōu)化運行的影響日益明顯，因此有必要進一步研究高滲透RES下，如何適應RES出力的不確定性提升新能源消納率，進而實現(xiàn)微電網(wǎng)的優(yōu)化運行。

電力市場環(huán)境下，具有節(jié)能性和低排放的電動汽車(Electric Vehicle, EV)[7]作為一種需求側資源接入微電網(wǎng)時，能夠基于V2G(vehicle-to-grid)互動響應技術參與系統(tǒng)能量調控[8]，將供電側的新能源發(fā)電系統(tǒng)和需求側的資源進行綜合規(guī)劃，減弱RES發(fā)電隨機性帶來的不利影響，保證微網(wǎng)系統(tǒng)的供電可靠性和電能質量，提高系統(tǒng)經(jīng)濟性[9,10]等。因此，微電網(wǎng)系統(tǒng)中，建立一種能夠充分發(fā)揮EV能量調控作用的控制策略，成為最大限度提高系統(tǒng)內(nèi)RES消納水平的關鍵之一。

目前國內(nèi)外對于RES與EV的集成利用方面的研究已經(jīng)取得一些進展。其中，通過電價的方式引導EV有序充放電是微電網(wǎng)實現(xiàn)需求側管理、促進分布式消納的有效手段。

文獻[11]綜合考慮EV充電需求和隨機時間等因素，以促進光伏功率最大化就地消納和減少充電行為對配電網(wǎng)的影響為原則提出一種光伏充電站實時運行策略。文獻[12]從經(jīng)濟運行的角度，研討了聯(lián)絡線功率控制對微電網(wǎng)運行成本的影響。文獻[13]根據(jù)微網(wǎng)內(nèi)典型日風光發(fā)電和負荷數(shù)據(jù)，制定價格型激勵機制管理EV充放電。

文獻[12,13]在利用EV實現(xiàn)微電網(wǎng)能量管理時微網(wǎng)內(nèi)RES出力不確定性對微電網(wǎng)能量管理的影響分析較少。在不確定性分析方面，文獻[14]為了實現(xiàn)含RES的并網(wǎng)型微電網(wǎng)的經(jīng)濟運行，提出了RES出力不確定集，并綜合考慮“源儲荷”協(xié)調調控，構建了廣義能量優(yōu)化魯棒模型。

文獻[15]基于需求響應建立了兩階段隨機規(guī)劃風電消納調度模型，并且通過兩種需求響應的協(xié)調優(yōu)化能夠自動匹配風電不確定性程度。文獻[16]針對微網(wǎng)內(nèi)RES出力不確定性以及負荷的波動性，建立了基于機會約束規(guī)劃的經(jīng)濟優(yōu)化模型，基于峰谷分時電價優(yōu)化一體化電站和燃料電池出力。文獻[14-16]雖考慮了微網(wǎng)內(nèi)RES出力不確定性，但電價形式較為單一，在反映系統(tǒng)動態(tài)供需關系方面有失靈活性。

相比于分時電價，實時電價(Real-Time Pricing，RTP)機制在反映系統(tǒng)動態(tài)供需關系以及引導用戶行為方面具有更好的靈活性[17]。文獻[18]采用實時電價的形式引導EV用戶的充放電行為，通過控制EV和儲能系統(tǒng)(Energy StorageSystem，ESS)的充放電行為來平抑風電場的出力不確定性。但在實時電價引導下，易在低電價時段產(chǎn)生新的負荷尖峰或難以有效改善負荷峰均比(Peak-to-AverageRatio, PAR)[19]。

在上述背景下，本文針對含EV和高滲透率光電的并網(wǎng)型微電網(wǎng)，以提高光電消納水平為目的提出一種動態(tài)EV互動響應控制策略。基于虛擬電價構建了EV互動響應的混合整數(shù)規(guī)劃架構;在此基礎上，引入模型預測控制(Model PredictiveControl, MPC)方法實現(xiàn)動態(tài)EV互動響應控制，應對微電網(wǎng)中光伏輸出的不確定性所帶來的不利影響。

算例遵循電力市場運行情況，以負荷特性、經(jīng)濟性等微電網(wǎng)運行性能評價指標驗證了發(fā)展的EV互動響應控制策略的有效性。

圖1 含電動汽車的光儲微電網(wǎng)架構

結論

本文以分布式電源消納為目的、結合虛擬電價機制和MPC方法提出了一種EV互動響應控制策略。通過仿真分析，得出了以下結論：

1)基于虛擬電價機制的EV互動響應控制策略，能夠在滿足用戶用電需求的基礎上改善負荷特性、大幅消納光伏出力，減少分布式光伏并網(wǎng)對上級電網(wǎng)的沖擊。

2)相對于日前調度模式，基于MPC方法的動態(tài)EV響應控制策略性能更好，且隨著不確定度等級的升高，總成本的增加速度更慢。因此基于MPC方法的EV能量流控制策略具有更強的魯棒性。

3)通過對EV用戶成本和微電網(wǎng)運行成本的精細分析顯示，所提方法能夠有效提高供需兩側的經(jīng)濟性，降低雙邊成本。關鍵參數(shù)的設置將直接影響兩側收益情況，實際應用中，應綜合考慮系統(tǒng)實際需求及用戶響應度對其進行合理管控。