摘要
近年来，面对日益严重的能源与环境危机，我国提出了“碳中和”、“碳达峰”目标，在此环境下，电动汽车产业迅速发展。大量电动汽车的接入给电力系统造成负面影响的同时，也为系统利用储存于动力电池中的能量提供了机会。因此，在考虑动力电池寿命损耗和满足电动汽车用户出行需求的前提下，研究电动汽车参与电网辅助调频控制策略，以及控制器调频性能和系统调频经济性联合优化，具有十分重要的理论意义和参考价值。 本文首先介绍电动汽车集群参与电网辅助调频的系统模型，并对系统的等效模型进行理论分析。另外，在电动汽车集群模型中考虑私家车、出租车和公交车三种不同职能车型参与辅助调频，以及不同车型的动态特性、行为特性和保有量等因素，模拟三种车型接入电网的数量变化曲线。根据电力系统负荷变化特征搭建负荷扰动模型，并在MATLAB/Simulink平台中进行仿真。 其次，电动汽车集群在参与电网辅助调频时，持续大量的出力可能会导致系统频率出现超调现象，而且会增加系统的调频成本和对电动汽车集群的补偿成本。因此，为协调发电机与电动汽车集群的出力，本文提出了滑模控制(Sliding Mode Control,SMC)与比例积分(Proportional Integral,PI)控制相结合的 SMC-PI控制方法，对发电机和电动汽车集群进行控制。然后，考虑电动汽车动力电池的循环寿命和用户的出行需求，设计了电动汽车的充放电控制策略。通过算例仿真验证了本文所提控制策略的优越性和充放电控制策略的有效性。 最后，在发电机出力、爬坡速率和电动汽车集群投入比例等约束下，以系统调频成本和频率稳定为目标函数，构建电动汽车集群出力与调频的联合优化模型，并采用粒子群优化算法进行离线求解。通过电动汽车集群投入比例参数优化前后的仿真对比，分析表明优化后的电动汽车集群投入数量不仅能够保障系统频率的稳定性，还能显著降低电动汽车的投入数量和系统的调频成本。
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