一种大规模电动汽车接入时直流微电网的稳定性判断方法与流程

1.本发明涉及直流微电网稳定性技术领域，尤其涉及一种大规模电动汽车接入时直流微电网的稳定性判断方法。


背景技术：

2.在对直流微电网稳定性研究中，由于电动汽车可作为一种分布式能源且随着电动汽车的数量不断增加，因此，电动汽车接入直流微电网成为直流微电网稳定性的重要影响因素，这是因为当电动汽车接入直流微电网后，其充放电行为会对直流微电网稳定性方面产生影响。
3.目前，在电动汽车接入直流微电网方面的研究，大多集中在电动汽车的充放电控制策略、优化调度等方向，而对电动汽车接入直流微电网后微电网的稳定性方面的研究较少，因此，提供一种能够判断大规模电动汽车接入直流微电网时直流微电网稳定性的方法具有十分重要的意义。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种方便、快捷的大规模电动汽车接入时直流微电网的稳定性判断方法。
5.为解决上述问题，本发明所述的一种大规模电动汽车接入时直流微电网的稳定性判断方法，包括以下步骤：
6.步骤1：将接入直流微电网的电动汽车分为充电行为和放电行为两种工作状态；
7.步骤2：当电动汽车在dc/dc变换器的作用下处于充电行为时，将电动汽车等效为恒功率负载，当大规模电动汽车接入直流微电网充电时，形成一个聚合恒功率负荷z；
8.步骤3：当电动汽车在dc/dc变换器的作用下处于放电行为时，将电动汽车等效为蓄电池，大规模电动汽车接入直流微电网放电时，形成一个并联蓄电池组e；
9.步骤4，建立大规模电动汽车接入时的直流微电网模型；其中：所述聚合恒功率负荷z作为直流微电网负荷，所述并联蓄电池组作为直流微电网电源；
10.步骤5，计算得到电源侧的等效输出阻抗zo和负荷侧的等效输入阻抗z
l
，通过系统阻抗比对直流微电网进行稳定性分析，判断大规模电动汽车接入直流微电网时直流微电网的稳定性情况。
11.所述步骤2中聚合恒功率负荷z按下述方法获得：当有n辆电动汽车接入直流微电网时，且n辆电动汽车的充电功率一致时，即n辆电动汽车等效为n个相同的恒功率负荷；然后将n个恒功率负荷进行聚合时，聚合恒功率负荷z等效为单个恒功率负荷通过外部n倍的公共线路和电源输出阻抗的串联等效电抗zr(s)接入电源，此时聚合恒功率负荷z表示为n倍的串联等效电抗zr与单个恒功率负载的等效输入阻抗z
in
相连。
12.所述步骤2中聚合恒功率负荷z按下述方法获得：当有n辆电动汽车接入直流微电
网时，且n辆电动汽车的充电功率不一致时，即n辆电动汽车等效为n个不同的恒功率负荷；然后将n个不同的恒功率负荷进行聚合时，先取第i个恒功率负荷作为标准负荷，将剩余的n-1个恒功率负荷的输入阻抗分别用标准负荷的等效输入阻抗z
in
和与z
in
相减后的差值阻抗z
x
表示；所有n-1个恒功率负荷与标准负荷的差值阻抗z
x
并联在公共节点上，并将串联等效电抗zr调整为zr//z
x
，此时聚合恒功率负荷z表示为n倍的zr//z
x
和标准负荷相连。
13.所述步骤5中稳定性判定方法是指利用广义奈奎斯特稳定判据，判断系统阻抗比的奈奎斯特曲线是否围绕点(-1,0)来判断大规模电动汽车接入直流微电网时直流微电网的稳定性情况；若围绕则系统不稳定，反之则系统稳定。
14.本发明与现有技术相比具有以下优点：
15.1、本发明通过将接入的电动汽车的工作状态进行分类，将电动汽车处于充电行为时等效为恒功率负荷，电动汽车处于放电行为时等效为储能蓄电池，再考虑大规模电动汽车接入时，当大规模电动汽车处于充电行为时电动汽车等效为聚合恒功率负荷，大规模电动汽车处于放电行为时电动汽车等效为阵列式蓄电池，建立大规模电动汽车接入时的直流微电网模型，利用广义奈奎斯特稳定判据来判断当大规模电动汽车接入直流微电网时直流微电网的稳定性情况。
16.2、采用本发明方法，能够方便、快捷判断大规模电动汽车接入直流微电网时直流微电网的稳定性。
附图说明
17.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
18.图1为本发明的流程图。
19.图2为本发明中大规模电动汽车接入时直流微电网系统结构图。
20.图3为本发明中实施例计算的接入电动汽车数量不同时的奈奎斯特曲线。
具体实施方式
21.如图1所示，一种大规模电动汽车接入时直流微电网的稳定性判断方法，包括以下步骤：
22.步骤1：将接入直流微电网的电动汽车分为充电行为和放电行为两种工作状态，目的是分别研究不同状态下的电动汽车等效建模问题。
23.步骤2：当电动汽车在dc/dc变换器的作用下处于充电行为时，将电动汽车等效为恒功率负载，当大规模电动汽车接入直流微电网充电时，形成一个聚合恒功率负荷z。
24.聚合恒功率负荷z按下述方法获得：
25.当有n辆电动汽车接入直流微电网时，且n辆电动汽车的充电功率一致时，即n辆电动汽车等效为n个相同的恒功率负荷；然后将n个恒功率负荷进行聚合时，聚合恒功率负荷z等效为单个恒功率负荷通过外部n倍的公共线路和电源输出阻抗的串联等效电抗zr(s)接入电源，此时聚合恒功率负荷z表示为n倍的串联等效电抗zr与单个恒功率负载的等效输入阻抗z
in
相连。
26.当有n辆电动汽车接入直流微电网时，且n辆电动汽车的充电功率不一致时，即n辆
电动汽车等效为n个不同的恒功率负荷；然后将n个不同的恒功率负荷进行聚合时，先取第i个恒功率负荷作为标准负荷，将剩余的n-1个恒功率负荷的输入阻抗分别用标准负荷的等效输入阻抗z
in
和与z
in
相减后的差值阻抗z
x
表示；所有n-1个恒功率负荷与标准负荷的差值阻抗z
x
并联在公共节点上，并将串联等效电抗zr调整为zr//z
x
，此时聚合恒功率负荷z表示为n倍的zr//z
x
和标准负荷相连。
27.步骤3：当电动汽车在dc/dc变换器的作用下处于放电行为时，将电动汽车等效为蓄电池，大规模电动汽车接入直流微电网放电时，形成一个并联蓄电池组e。
28.步骤4，建立大规模电动汽车接入时的直流微电网模型，如图2所示。其中：聚合恒功率负荷z作为直流微电网负荷，并联蓄电池组作为直流微电网电源。
29.步骤5，计算得到电源侧的等效输出阻抗zo和负荷侧的等效输入阻抗z
l
，通过系统阻抗比对直流微电网进行稳定性分析，判断大规模电动汽车接入直流微电网时直流微电网的稳定性情况。
30.其中：稳定性判定方法是指利用广义奈奎斯特稳定判据，判断系统阻抗比的奈奎斯特曲线是否围绕点(-1,0)来判断大规模电动汽车接入直流微电网时直流微电网的稳定性情况；若围绕则系统不稳定，反之则系统稳定。
31.实施例
32.设置相关参数，通过数值计算获得电动汽车接入直流微电网后直流微电网的稳定性情况。具体参数设置如下：
33.当系统中接入4辆电动汽车，电动汽车充电数n＝2，电动汽车放电数m＝2时绘制出源荷比的奈奎斯特曲线如图3所示。
34.当系统中接入10辆电动汽车，电动汽车充电数n＝5，电动汽车放电数m＝5时绘制出源荷比的奈奎斯特曲线如图3所示。
35.根据图3可知，当电动汽车充电数n＝2，电动汽车放电数m＝2时系统源荷比的奈奎斯特曲线不围绕点(-1,0)，系统处于稳定状态。当n＝5，m＝5时系统源荷比的奈奎斯特曲线围绕点(-1,0)，系统处于不稳定状态。

技术特征：
1.一种大规模电动汽车接入时直流微电网的稳定性判断方法，包括以下步骤：步骤1：将接入直流微电网的电动汽车分为充电行为和放电行为两种工作状态；步骤2：当电动汽车在dc/dc变换器的作用下处于充电行为时，将电动汽车等效为恒功率负载，当大规模电动汽车接入直流微电网充电时，形成一个聚合恒功率负荷z；步骤3：当电动汽车在dc/dc变换器的作用下处于放电行为时，将电动汽车等效为蓄电池，大规模电动汽车接入直流微电网放电时，形成一个并联蓄电池组e；步骤4，建立大规模电动汽车接入时的直流微电网模型；其中：所述聚合恒功率负荷z作为直流微电网负荷，所述并联蓄电池组作为直流微电网电源；步骤5，计算得到电源侧的等效输出阻抗z
o
和负荷侧的等效输入阻抗z
l
，通过系统阻抗比对直流微电网进行稳定性分析，判断大规模电动汽车接入直流微电网时直流微电网的稳定性情况。2.如权利要求1所述的一种大规模电动汽车接入时直流微电网的稳定性判断方法，其特征在于：所述步骤2中聚合恒功率负荷z按下述方法获得：当有n辆电动汽车接入直流微电网时，且n辆电动汽车的充电功率一致时，即n辆电动汽车等效为n个相同的恒功率负荷；然后将n个恒功率负荷进行聚合时，聚合恒功率负荷z等效为单个恒功率负荷通过外部n倍的公共线路和电源输出阻抗的串联等效电抗z
r
(s)接入电源，此时聚合恒功率负荷z表示为n倍的串联等效电抗z
r
与单个恒功率负载的等效输入阻抗z
in
相连。3.如权利要求1所述的一种大规模电动汽车接入时直流微电网的稳定性判断方法，其特征在于：所述步骤2中聚合恒功率负荷z按下述方法获得：当有n辆电动汽车接入直流微电网时，且n辆电动汽车的充电功率不一致时，即n辆电动汽车等效为n个不同的恒功率负荷；然后将n个不同的恒功率负荷进行聚合时，先取第i个恒功率负荷作为标准负荷，将剩余的n-1个恒功率负荷的输入阻抗分别用标准负荷的等效输入阻抗z
in
和与z
in
相减后的差值阻抗z
x
表示；所有n-1个恒功率负荷与标准负荷的差值阻抗z
x
并联在公共节点上，并将串联等效电抗z
r
调整为z
r
//z
x
，此时聚合恒功率负荷z表示为n倍的z
r
//z
x
和标准负荷相连。4.如权利要求1所述的一种大规模电动汽车接入时直流微电网的稳定性判断方法，其特征在于：所述步骤5中稳定性判定方法是指利用广义奈奎斯特稳定判据，判断系统阻抗比的奈奎斯特曲线是否围绕点(-1,0)来判断大规模电动汽车接入直流微电网时直流微电网的稳定性情况；若围绕则系统不稳定，反之则系统稳定。

技术总结
本发明涉及一种大规模电动汽车接入时直流微电网的稳定性判断方法，包括以下步骤：步骤1：将接入直流微电网的电动汽车分为充电行为和放电行为两种工作状态；步骤2：处于充电行为时，将电动汽车等效为恒功率负载，当大规模电动汽车接入直流微电网充电时，形成一个聚合恒功率负荷Z；步骤3：处于放电行为时，将电动汽车等效为蓄电池，大规模电动汽车接入直流微电网放电时，形成一个并联蓄电池组E；步骤4，建立大规模电动汽车接入时的直流微电网模型；步骤5，计算得到电源侧的等效输出阻抗和负荷侧的等效输入阻抗，通过系统阻抗比对直流微电网进行稳定性分析，判断大规模电动汽车接入直流微电网时直流微电网的稳定性情况。本发明方便、快捷。快捷。快捷。


技术研发人员：张光儒 范迪龙 马振祺 张家午 吴建军 赵军 李雪垠 陈杰 任浩栋 梁有珍 关桐 张艳丽 周家戌 高磊
受保护的技术使用者：国网甘肃省电力公司电力科学研究院
技术研发日：2023.05.23
技术公布日：2023/7/22