第四章 溫控負荷與電動汽車的集中式協同頻率控制策略初探

4.1 引言

大規模電動汽車能夠替代傳統儲能，為電力系統提供輔助頻率服務。在大規模新能源并網環境下，電動汽車能夠通過動態負荷調節，平抑間歇性新能源產生的不平衡功率，維持系統頻率穩定。但作為一種交通工具，由于需要滿足用戶充電需求和出行需求，其局限性在于在特定時期內可用容量較小，無法為系統提供足夠的調節功率。同時，目前電動汽車還未廣泛普及，不能為電力系統提供足夠的旋轉備用。 溫控負荷具有良好的熱儲能特性，也是一種重要的電力系統需求側響應資源。

隨著經濟的發展和居民生活水平的提高，空調、冰箱等溫控負荷所占的比例越來越大，逐漸成為需求側響應研究的重點。狀態序列算法(state queueing，SQ)通過控制溫控負荷的開關狀態改變負荷功率，響應系統功率需求[55-56]。該算法采用狀態隊列響應模型，兼顧了用戶舒適度和負荷控制效果，為溫控負荷的集中式需求響應控制提供了有效的技術途徑[57-58]。 本章首先構建溫控負荷的等值熱力學模型，以制熱型空調負荷為例，描述溫控負荷動態過程。提出基于狀態序列算法的溫控負荷集中式頻率控制策略，結合第二章所提的電動汽車集中式頻率控制，對兩種負荷的協同頻率控制進行初探。通過典型算例，驗證了本章所提控制策略在電力系統發生單次大擾動下的控制效果。

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結論

為了應對大規模新能源的并網，提高電力系統的抗擾動能力，本文研究如何利用負荷需求響應資源為電力系統提供頻率輔助服務。分別針對分散式接入和集中式接入的電動汽車提出了分散式和集中式的頻率控制策略，通過動態改變電動汽車負荷功率響應系統功率需求。針對溫控負荷的動態特性，提出了適用于溫控負荷的集中式頻率控制策略。在此基礎上，為了實現需求側響應資源的綜合利用，對溫控負荷與電動汽車的集中式頻率控制策略進行了初探。通過典型算例驗證了以上方法的有效性，并得出如下結論：

(1)本文所提考慮用戶參與度的電動汽車集中式頻率控制策略能夠有效利用集中式接入的電動汽車為電力系統提供動態頻率響應服務。在大規模間歇性新能源并網的環境下，一方面能夠有效抑制系統頻率偏差，另一方面能夠降低傳統發電廠出力波動。通過設置合適的用戶參與度，能夠兼顧用戶用能舒適度與系統頻率響應效果;

(2)本文所提考慮用戶需求的分散式頻率控制策略能夠有效利用分散式接入的電動汽車為電力系統提供動態頻率響應服務。通過構建充放電可行域，充分考慮用戶的出行需求、電池保養需求和充電需求，在滿足三者約束的前提下參與電力系統調頻。基于動態分類的電動汽車調頻能力評估方法能夠對電動汽車負荷的調頻能力進行實時評估，有助于解決分散式接入電動汽車難以集中管理的問題;

(3)本文所提溫控負荷與電動汽車的集中式協同頻率控制策略能夠充分利用兩種需求側響應資源，為電力系統提供旋轉備用。根據兩種負荷的負荷特性，將電動汽車作為優先響應資源，將溫控負荷作為后備資源，在電力系統發生單次大擾動情況下，能夠為系統提供有效的頻率響應服務，抑制系統頻率偏差，支撐系統頻率穩定。 在電動汽車與溫控負荷協同控制方面，本文僅從響應的先后順序上對溫控負荷與電動汽車兩種負荷進行排序，未針對具體的負荷特性進行精細化的協同控制。同時，僅在單次大擾動下驗證了方法的有效性，未研究協同控制在系統動態調頻控制中的控制效果。在未來的研究當中，應在溫控負荷頻率控制方面繼續深化，再深入探究溫控負荷與電動汽車的協同動態頻率控制策略，充分利用各類負荷需求響應資源為電力系統提供有效的動態頻率響應服務。

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