电动汽车作为分布式电源,其服务对象为电网公司,在此过程中,将根据电网运行情况对电池进行不断的充放电,其消耗的电动汽车电池寿命将由电网公司承担。美国特立华大学Kempton教授在2007年对提出的V2G模型将一辆AC Propulsion Ebox(丰田Scion改装车)作为分布式电源接入电网,经测算每车每年可以为电网带来大约4 000$的效益。但该效益中并未包括电网对消耗电动汽车电池所负担的代价。考虑到目前电动汽车高昂的造价,储能装置作为分布式电源接入电网的性价比依然不乐观。目前,仍需研究技术可靠、成本低廉的满足V2G商业化运行的设备。而电动汽车充电站作为高度可控负荷,其服务对象为用户,将由其对应的商业需求为电池造价买单。作为负荷则只需在充电单一模式下运营,将负荷来等效为电源的负作用,降低了运行控制的难度。而且电池在充放电状态之间过于频繁的切换将严重影响电池的寿命。因此,将电动汽车作为可控负荷参与电网的频率控制将更具经济实用性。
技术手段模型
传统的电动汽车控制方法是通过控制正弦脉宽调制器(SPWM)来控制充电电流,进而对充电功率进行控制,SPWM实际上就是一个交直流可控的四象限变流器。但这种方式将强制电动汽车的充电电流随电网运行情况而变化。这对于充电电池的寿命和充电能耗都是不利的。
如图1所示,IB为充电电流。大量的实验证明,在整个充电过程中,若能使实际充电电流始终等于或接近蓄电池可接受的最佳充电电流,则可大大缩短充电时间,并且蓄电池内部的副反应可以控制在很低的范围内。因此,通过控制接入电网的充电电池的规模比控制电池充电电流来控制电动汽车充电站的吸收功率更具有经济性,更符合其商业运营的特点。
对电动汽车充电站采用负荷Droop控制。Droop控制是模拟发电机组工频特性的一种方法,其对应负荷控制的原理图如图2所示。
Droop控制可根据相应的Droop特性系数自动分配各电动汽车充电的有功吸收。控制系统不需要过多的通信支持,电动汽车充电站参与频率调节最大的特点就是其不需要克服电机的旋转惯性,可以快速响应电网的波动,迅速将微电网较大的频率波动控制在比较低的范围内,然后由微网的调频机完成二次调频任务。同时为防止电动汽车在基准运行点附近频繁的投退,应设置一个死区,即电动汽车充电站不响应微网的微小频率波动。这样,该控制策略能对延长蓄电池寿命起到积极的作用。