电动汽车作为一种节能、“零排放”的新能源汽车，能够有效减少温室气体排放，减轻环境污染，是现阶段交通低碳化发展的重要实现途径之一。电动汽车以其节能减排的优势，成为了汽车发展的新形式，在世界范围内快速发展。然而，风电、光伏等间歇性可再生能源的大规模引入，以及电动汽车等新型负荷的不断渗透，给电力系统的静态电压稳定产生了深刻的影响。在V2G概念下，电动汽车通过基于电力电子接口的充电桩并网充电，能够以充电和放电的形式参与系统的优化调控，为智能电网环境下系统静态电压稳定性的提高提供了一种优选预防控制手段。
1电动汽车如何作为电力系统静态电压稳定的预防控制手段?
间歇性可再生能源的引入给电力系统的电压稳定产生了深刻的影响，而预防控制手段主要是用于提高电力系统的静态电压稳定裕度λcr。
传统预防控制手段主要分为3个阶段：1) 调节发电机机端电压和有载调压变压器;2) 调整发电机有功出力;3) 系统削减负荷。阶段3主要发生在负荷需求已经接近甚至超过其传输极限，前两阶段已经不能满足系统电压稳定的要求，此时易发生电压失稳甚至崩溃，只能通过削减负荷提高系统的电压稳定裕度。
为了尽可能保障用户的不间断供电可靠性，在原有电网拓扑保持不变的情况下，充分利用电动汽车的有功响应能力，通过削减充电负荷(V1G控制模式)甚至反供电能(V2G控制模式)降低系统负荷水平，提高电力系统的静态电压稳定性。
2如何实现电动汽车能效电厂模型与电网互动?
虽然单体电动汽车容量较小，对电网来说是不可见的，但大规模电动汽车集群的响应容量却十分可观。在评估电动汽车集群响应能力的基础上，建立电动汽车能效电厂模型，利用有效的控制策略，可使电动汽车具有与发电厂相似的功能，即电动汽车能效电厂。
电动汽车集群分为民用汽车集群，商用汽车集群和工业汽车集群，各类汽车集群都有各自的管理模块，集群管理模块对电动汽车充放电状态和电池荷电状态等信息进行采集和监测，并根据集群管理中心的命令对相应集群进行控制。而能效电厂控制中心接收电力系统调度中心的命令，同时根据系统需求和各汽车集群管理中心提供的信息确定各能效电厂需要响应的容量，能效电厂控制中心向集群管理中心发出命令，集群管理中心根据需求对不同类型的集群管理模块进行协调控制。
3电动汽车能效电厂模型如何构建?
电动汽车能效电厂受电池类型、汽车类型、汽车数量、用户交通出行规律和充电方式等多种因素的影响，本文所提模型以上述因素的统计数据为基础。
首先，构建电动汽车通用电池模型，对不同类型电动汽车电池的充放电过程进行描述;根据电动汽车电池类型和容量，确定电动汽车接入电网的充放电特性;根据用户的出行时间和充电策略，确定电动汽车开始充电时间;根据电动汽车出行距离、电池能耗的信息，确定用户充电前的SOC值。从而获得电动汽车在一天中的充电功率及SOC变化的过程，利用蒙特卡洛仿真算法获得n辆电动汽车充电过程，根据电池SOC的状态不同，对电动汽车的响应状态进行分类，获得电动汽车集群，即电动汽车能效电厂的充电功率及其响应能力范围。
4考虑有功参与因子和电池SOC的预防控制策略
针对电动汽车的V1G和V2G控制模式，本文采用了考虑有功参与因子和电池SOC的预防控制策略。根据电力系统运行的潮流方程，推导出各负荷节点的有功参与因子，根据有功参与因子大小对各负荷节点的响应顺序进行排序。
考虑到用户的出行需求，设定电动汽车参与响应的SOC范围(SOCmax和SOCmin)，同时设定与系统静态电压稳定性相关的SOC变化间隔(ΔSOC=α(λcr-λt))。接着，设定电动汽车参与系统响应的SOC阈值(初始值 SOCres=SOCmax)，当电压稳定裕度低于警戒值时，按照有功参与因子大小有序的对各节点上SOC高于SOCres的电动汽车采用V1G控制模式，各节点切除完毕后，则将SOCres=SOCres-ΔSOC，继续上述过程，直至电压稳定裕度满足系统需求;如果电压稳定裕度仍不满足要求，V2G控制过程则重新开始上述过程，利用电动汽车的反供电能力提高电力系统的电压稳定性。
为了更好说明本文所提出的预防控制策略，图1给出了SOCmax=85%，SOCmin=60%，ΔSOC=5%，各负荷节点参与因子大小排序为N1>N2>N3>N4>N5情况下的预防控制过程。
图1 V1G和V2G模式下的预防控制策略
5预防控制策略对于提高静态电压稳定的效果如何?
对电动汽车能效电厂采用预防控制策略后，其对电力系统静态电压稳定性的控制效果如图2所示。在08:00-11:00时段内，由于系统发生断线故障，造成系统电压稳定裕度低于临界值，此时处于充电状态的电动汽车数量较少，仅仅采用V1G控制模式效果不明显，必须通过V2G控制模式为电网提供电源，使系统电压稳定裕度稳定在警戒值之上。由于风电出力的随机性以及电动汽车充电负荷的影响，在7:00-21:00时段内，系统的静态电压稳定裕度低于警戒值，仅仅采用V1G控制模式，不能完全使该时段的电压稳定裕度高于警戒值，考虑到该时段电动汽车的V2G响应能力，能够使电压稳定裕度稳定在警戒值之上。同时给出了对于参与V1G和V2G控制的电动汽车采用同时二次充电和有序渐进的二次充电方式进行对比，同时二次充电会严重影响到系统的电压稳定裕度，产生骤降，而有序渐进的二次充电则能够保障过程中电压稳定裕度的平稳。
图2 电动汽车能效电厂预防控制效果
原标题：贾宏杰，吴建中，等: 基于电动汽车能效电厂模型的静态电压稳定预防控制策略
