光伏微网不确定条件下电动汽车充放电主动运行决策方法

摘要

面对环境恶化和能源危机，新能源汽车和分布式可再生能源逐渐成为国内外研究的重点。一方面，通过电网对新能源汽车充电，本质上还是使用化石能源，做不到真正意义上的低碳；另一方面，电动汽车充电和可再生能源发电都具有随机性，简单接入电网都会造成冲击。微电网作为电网的即插即用单元，可以将两者有机集成在一起以解决上述问题，电动汽车直接利用光伏产生的电能进行充电，可以降低光伏输电成本和两者简单入网带来的的不良影响。
　　对于光伏高渗透率的微网来说，光伏和电动汽车的随机性和不确定性会给微网运行带来新的挑战。光伏出力受外部环境因素影响较大，比如云遮挡光伏板会间接造成微网的电压跌落等问题。为了满足日益复杂的微电网运行需求，需要微电网运行从被动应对升级到主动防治。所以如何让电动汽车作为策略能源在光伏微网不确定条件下，得到最优的主动运行充放电策略，以及微网内发电单元和储用电单元如何交互通信实现协同调度是本文的主要研究问题。
　　本文首先介绍含电动汽车充放电设施的光伏微网及其主要组成单元，对电动汽车参与光伏微网运行的优化需求进行分析，并提出了在光伏微网不确定条件下的电动汽车充放电主动运行决策方法。具体是以微网态势感知为基础，进而态势利导主动决策，将光伏微网电压跌落的不确定性作为决定因素，通过确定状态、行为、状态转移概率矩阵和收益矩阵来实现对马尔科夫决策过程（Markov Decision Process，MDP）的建模。采用蒙特卡洛方法对不确定因素计算，得到的结果作为MDP模型的输入，求解该模型即可得到主动运行的最优策略。
　　然后，提出将主动运行过程转化为数据通信与管理过程的思想，以多代理技术为核心研究光伏微网电动汽车充放电协调控制，即研究主动运行通信过程的实现。为了实现设备之间的互操作，对光伏微网建立了基于 IEC61850的信息模型和基于多代理的功能模型，通过 IEC61850和多代理的映射关系将二者结合起来，利用自定义本体实现对IEC61850描述的状态信息的封装以及对ACL信息的解析，并设计了代理协调控制流程。
　　最后，进行算例求解和仿真实验。概率分布拟合实验，通过@risk软件使用蒙特卡洛方法抽样统计得到的结果，作为 MDP模型的输入； MDP模型求解实验，通过MATLAB软件求解得出主动运行的最优策略；通信仿真实验，基于 JADE平台，利用java编程语言设计了多代理仿真平台，对主动运行过程进行通信仿真，代理间通过封装了IEC61850信息模型的ACL语言进行信息交互，实验验证了方法的正确性和可行性。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究现状及问题提出

1.3 本文主要工作

第2章 含电动汽车充放电设施的光伏微网

2.1 含电动汽车的光伏微网结构

2.2 光伏发电系统建模

2.3 动力电池建模

2.4 主动运行需求分析

2.5 本章小结

第3章 不确定条件下的主动运行决策方法

3.1 不确定因素的蒙特卡洛模拟

3.2 电动汽车充放电主动运行决策方法

3.3 主动运行MDP模型

3.4 本章小结

第4章 基于多代理的电动汽车充放电协调控制方法

4.1 基于IEC61850的光伏微网信息模型

4.2 基于多代理的光伏微网功能模型

4.3 基于多代理的电动汽车充放电协调控制

4.4 本章小结

第5章 光伏微网电动汽车充放电主动运行决策过程仿真实验

5.1 概率分布拟合实验

5.2 电动汽车充放电主动运行决策实验

5.3 光伏微网多代理系统通信仿真实验

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

附录 攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目