可再生能源并网

王姿怡等

作者简介：王姿怡，女，汉族，山东大学能源与动力工程学院能源与环境系统工程专业。

1、方案背景：据估计，未来十年里电动汽车的市场占有率将会逐步提升。发展电动汽车是我国汽车工业应对能源、环境和气候变化挑战、保持可持续发展的最佳途径。

设计一个电动汽车充电站，并使其能够充分的利用光能和风能，既满足充电负荷的需要，利用充电站的储能作用，实现“消峰填谷”的作用，改善局部电网的供电质量，促进风能，光能等可再生能源的接入，同时降低设备投资，减少峰值发电，提高系统稳定性，提高能源利用效率，提高供电质量。

2、可再生能源的发电特点：

2.1风能发电：从利用风能的角度看，风能具有不可控性和波动性和间歇性，其主要特点是间歇性。

2.2光伏发电：光能同样具有不可控性，波动性和间歇性的特点，随着太阳光与地面角度的变化，光伏发电的功率输出也发生变化。

3、整体思路：

每辆电动汽车有两块电池，通过设计充电站及电池充放，将风光电稳定的部分表示为负荷接入电网，使得用户负荷加上风光电，不稳定部分给一部分电池充电，再利用剩下的电池和已充电的电池合理调配接入电网使得的一条综合的曲线（可看成等效负荷曲线），近似成为一条直线，以此来降低火电的调控机组。

公式一，目标函数，使得稳定供电的机组供电最小

公式二，系统必须满足的，发电大于供电

公式三，电动汽车的可充电的电池（一部分使用，一部分放在充电站可更换使用），能够满足大于风电，光电发电使得电池成为一个临时蓄能系统

公式四，放电电池、风光电加上火电调控机组供电大于失负荷，用来削峰。

公式五，保证汽车电池放电符合一定的经济效益

公式6——11，表示变量有界

5、数据来源：通过对岳阳市日负荷数据的分析我们发现，通过接入风电光电电动汽车，来尽可能多的弥补需要火电机组启停来满足的功率，可以提高系统的稳定性和经济性。

由于我们认为电动汽车影响电网（必须达到一定的数量），我们以2020年的发展作为一个参照。根据我国的用电量的预估（见中新网采访刘建亚的报告），及岳阳市未来十年用电的负荷，我们可以认为2020年的用电负荷整体提高为1.5倍。

假定使用单个功率为3Mw的发电机组作为2020年规模使用机组，光电使用200KW发电机组作为2020年规模机组，同时岳阳在2020年的电动汽车数量为15万辆，我们设计每辆电动汽车有两块电池，电池设计成只能够充电站进行充电，电量设计为40kwh一块。以10000辆汽车为一个单位，则可提供的充放电量为40万kwh.

将这些数据，带入我们的模型，约束中，而且根据现有数据近似估计出，未来该地风电，光电设计的容量。我们近似估计认为，风电光电各位1个单位。由此得到风电，光电2020的数据。

6、通过曲线拟合来证明模型：

第一步：根据数据，将风光电中稳定的部分提取出来，作为负负荷接入到用户负荷（不含电池），此时的坐标轴，数据全部为2020年数据。

从整个曲线图中可以看出将风光电中稳定的部分提取出来，作为用户负荷的负功率接入，接入后整体的稳定性，并没有多大的改观，但是从线性趋势图中可以很明显的看出负荷曲线降低，通过这幅图中得出的数据，我们进行第二步的电动汽车电池进行稳定性调节。

此时，风光电中还剩余大量的不稳定部分，我们利用它来给电池充电，因为电池可调配性高，所以不用过多考虑这里的稳定性。根据我们制定的目标函数，及约束曲线，电动汽车的电池一部分承载风光电中不稳定的部分，承载电量为7700万kwh（且全部转为容易调控的稳定部分），还可以承载4300万kwh电量，将这些剩余的电池在调配后接入负荷低谷充电，根据我们可用的调配，及其分配，需要使用的电量为450万kwh，做出的数据如图及曲线。

其中，已充电电池部分可以调配用来填谷。而剩余的为充电部分用来削峰。根据计算，我们削峰需要的电量为4500万Kwh，与所剩下的可充电电量相差不大，可以认为模型有效。

通过上面的图表1，很明显可以看出，负荷的稳定性，得到了大幅度提高，再跟图表1中未作任何条件的负荷比较，负荷降低。

通过这些调节，达成了四个效果：

①风光电稳定的部分被接入了电网；

②风电的不稳定部分被拿来给电动汽车可以调配的那块电池充电；

③电池剩余的一部分接入电网负荷低谷充电；

④电动汽车接收的风光电不稳定的那部分中可以提取一部分电池在电网高峰是削峰。

通过这些数据模型图，证明建立的模型，目标可行。（作者单位：山东大学能源与动力工程学院）