考虑电动汽车与微电网参与的配电网双层协调控制策略

范培潇; 杨军; 温裕鑫; 柯松; 刘学成; 丁乐言

doi:10.7500/AEPS20240203001

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

考虑电动汽车与微电网参与的配电网双层协调控制策略

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 考虑电动汽车与微电网参与的配电网双层协调控制策略
- Bi-layer Coordinated Control Strategy of Distribution Network Considering Participation of Electric Vehicles and Microgrid
- 电力系统自动化 2024年48卷第19期页码：60-68
- 作者机构：
  
  1.交直流智能配电网湖北省工程中心，湖北省武汉市 430072
  2.武汉大学电气与自动化学院，湖北省武汉市 430072
  3.南方电网科学研究院有限责任公司，广东省广州市 510030
- 作者简介：
  
  范培潇(1999—)，男，博士研究生，主要研究方向：微电网智能控制、电动汽车。E-mail：whufpx0408@163.com
  杨军(1977—)，男，通信作者，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：电动汽车、电力系统运行安全与稳定。E-mail：JYang@whu.edu.cn
  温裕鑫(1999—)，男，硕士，主要研究方向：人工智能、综合能源。E-mail：wenyx1999@whu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(51977154)
- DOI：10.7500/AEPS20240203001
  中图分类号：
- 收稿：2024-02-03，
  
  修回：2024-05-06，
  
  网络出版：2024-09-13，
  
  纸质出版：2024-10-10
- 稿件说明：
移动端阅览
范培潇,杨军,温裕鑫等.考虑电动汽车与微电网参与的配电网双层协调控制策略[J].电力系统自动化,2024,48(19):60-68.

FAN Peixiao,YANG Jun,WEN Yuxin,et al.Bi-layer Coordinated Control Strategy of Distribution Network Considering Participation of Electric Vehicles and Microgrid[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(19):60-68.
范培潇,杨军,温裕鑫等.考虑电动汽车与微电网参与的配电网双层协调控制策略[J].电力系统自动化,2024,48(19):60-68. DOI： 10.7500/AEPS20240203001.

FAN Peixiao,YANG Jun,WEN Yuxin,et al.Bi-layer Coordinated Control Strategy of Distribution Network Considering Participation of Electric Vehicles and Microgrid[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(19):60-68. DOI： 10.7500/AEPS20240203001.

摘要

含有大规模分布式电源的微电网的大规模建设与车网互动(V2G)技术的应用导致配电网运行电压不稳定与电动汽车(EV)用户需求损失的同时，也给电力系统的调控带来了新的手段。为此，文中提出基于改进进化-深度强化学习(EDRL)的含V2G的配电网与微电网的有功功率-无功功率双层协调控制策略。首先，考虑V2G过程对EV用户需求的影响，构建了基于出行链的含V2G的配电网-微电网双层协调控制模型；其次，构建了改进EDRL算法，进一步增强了智能体的收敛能力；然后，以配电网运行信息为状态集，以各单元功率调节信号为动作集，以电压偏差、网损、用户需求损失等综合成本为奖励函数指标，完成双层协调控制的结构设计。算例结果表明，所提策略能够在保证EV用户充电需求的前提下，降低配电网电压偏差与网损。

Abstract

The large-scale construction of microgrids with large-scale distributed power sources and the application of the vehicle-to-grid (V2G) technology lead to the instability of the operation voltage of the distribution network and the demand loss of electric vehicle (EV) users

and also bring a new means for the regulation of the power system. Therefore

this paper proposes a bi-layer active power-reactive power coordinated control strategy based on enhanced evolutionary-deep reinforcement learning (EDRL) for distribution networks and microgrids with V2G. Firstly

considering the influence of V2G process on the demand of EV users

a bi-layer coordinated control model including distribution networks and microgrids with V2G is constructed based on the travel chain. Secondly

the enhanced EDRL algorithm is constructed to further enhance the convergence ability of the agent. Then

defining the operation information of the distribution network as the state set

the power regulation signal of each unit as the action set

and the comprehensive cost such as voltage deviation

network loss and user demand loss as the reward function index

the structure design of the bi-layer coordinated control is completed. The case results show that

the proposed strategy can reduce the voltage deviation and network loss of the distribution network on the premise of meeting the charging demand of EV users.

关键词

Keywords

references

魏泓屹，卓振宇，张宁，等 . 中国电力系统碳达峰·碳中和转型路径优化与影响因素分析［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 19 ）： 1 - 12 .

WEI Hongyi ， ZHUO Zhenyu ， ZHANG Ning ， et al . Transition path optimization and influencing factor analysis of carbon emission peak and carbon neutrality for power system of China ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 19 ）： 1 - 12 .

张勇军，羿应棋，李立浧，等 . 双碳目标驱动的新型低压配电系统技术展望［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 22 ）： 1 - 12 .

ZHANG Yongjun ， YI Yingqi ， LI Licheng ， et al . Prospect of new low-voltage distribution system technology driven by carbon emission peak and carbon neutrality targets ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 22 ）： 1 - 12 .

王伟杰，黄海宇，徐远途，等 . 电动汽车参与主动配电网电压调控的策略研究［J］. 广东电力， 2023 ， 36 （ 10 ）： 93 - 104 .

WANG Weijie ， HUANG Haiyu ， XU Yuantu ， et al . Strategy research on electric vehicles participating in active distribution network voltage regulation ［J］. Guangdong Electric Power ， 2023 ， 36 （ 10 ）： 93 - 104 .

HU Q ， BU S Q ， TERZIJA V . A distributed P and Q provision-based voltage regulation scheme by incentivized EV fleet charging for resistive distribution networks ［J］. IEEE Transactions on Transportation Electrification ， 2021 ， 7 （ 4 ）： 2376 - 2389 .

胡珺如，窦晓波，李晨，等 . 面向中低压配电网的分布式协同无功优化策略［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 22 ）： 47 - 54 .

HU Junru ， DOU Xiaobo ， LI Chen ， et al . Distributed cooperative reactive power optimization strategy for medium-and low-voltage distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 22 ）： 47 - 54 .

刘杨华，杨悦荣，林舜江 . 含光伏配电网中储能和无功补偿装置协调的多目标凸优化配置方法［J］. 电力科学与技术学报， 2023 ， 38 （ 5 ）： 22 - 33 .

LIU Yanghua ， YANG Yuerong ， LIN Shunjiang . A multi-object convex optimization method for the coordinated allocation of energy storage and reactive power compensation devices in distribution network integrated with photovoltaics ［J］. Journal of Electric Power Science and Technology ， 2023 ， 38 （ 5 ）： 22 - 33 .

范俊杰，齐磊，孙孝峰，等 . 面向含无功补偿电容配电网的逆变器主动适配控制［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 9 ）： 175 - 183 .

FAN Junjie ， QI Lei ， SUN Xiaofeng ， et al . Active adaption control of inverter for distribution network with reactive power compensation capacitor ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 9 ）： 175 - 183 .

TAHIR Y ， NADEEM KHAN M F ， ALI SAJJAD I ， et al . Optimal control of active distribution network using deep reinforcement learning ［C］// 2022 IEEE International Conference on Environment and Electrical Engineering and 2022 IEEE Industrial and Commercial Power Systems Europe （EEEIC / I&CPS Europe）， August 19 ， 2022， Prague ， Czech Republic： 1 - 6 .

何松涛，邵振国，郑文迪，等 . 计及SVG动态调压策略的配电网双层不确定性无功规划配置［J］. 电网技术， 2023 ， 47 （ 12 ）： 5158 - 5170 .

HE Songtao ， SHAO Zhenguo ， ZHENG Wendi ， et al . Bi-level uncertain reactive power planning of distribution network considering SVG dynamic voltage regulation strategy ［J］. Power System Technology ， 2023 ， 47 （ 12 ）： 5158 - 5170 .

康田园，刘科研，李昭 . 基于光伏逆变器调节的中低压配电网电压分层协调控制策略［J］. 高电压技术， 2024 ， 50 （ 3 ）： 1225 - 1234 .

KANG Tianyuan ， LIU Keyan ， LI Zhao . Hierarchical voltage coordination control strategy of middle-and low-voltage level power distribution network based on photovoltaic inverter adjustments ［J］. High Voltage Engineering ， 2024 ， 50 （ 3 ）： 1225 - 1234 .

李建华，朱敏捷，周灵刚 . 分布式光伏接入下配电网输出电压振荡抑制研究［J］. 电网与清洁能源， 2024 ， 40 （ 1 ）： 156 - 162 .

LI Jianhua ， ZHU Minjie ， ZHOU Linggang . Research on suppression of output voltage oscillation in distribution network with distributed photovoltaic access ［J］. Power System and Clean Energy ， 2024 ， 40 （ 1 ）： 156 - 162 .

JIA Q S ， LONG T . A review on charging behavior of electric vehicles： data， model， and control ［J］. Control Theory and Technology ， 2020 ， 18 （ 3 ）： 217 - 230 .

国家发展改革委 . 关于加强新能源汽车与电网融合互动的实施意见［EB/OL］.［ 2024-01-01 ］. https：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/202401/content6924347.htm https://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/202401/content6924347.htm .

National Development and Reform Commission . Implementation opinions on strengthening the integration and interaction between new energy vehicles and the power grid ［EB/OL］.［ 2024-01-01 ］. https：//www. gov. cn/zhengce/zhengceku/202401/content_6924347.htm https://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/202401/content_6924347.htm .

刘宗，何俊，黄文涛，等 . 基于态势感知的高渗透率电动汽车接入电网后电压调整策略［J］. 中国电力， 2023 ， 56 （ 2 ）： 32 - 44 .

LIU Zong ， HE Jun ， HUANG Wentao ， et al . Voltage adjustment strategy for high-penetration electric vehicles connected to power grid based on situation awareness ［J］. Electric Power ， 2023 ， 56 （ 2 ）： 32 - 44 .

苏粟，胡勇，王玮，等 . 基于电动汽车无功补偿的配电网电压调控策略［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 10 ）： 72 - 81 .

SU Su ， HU Yong ， WANG Wei ， et al . Voltage regulation strategy for distribution network based on reactive power compensation of electric vehicles ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 10 ）： 72 - 81 .

WANG Y ， QIU D W ， STRBAC G ， et al . Coordinated electric vehicle active and reactive power control for active distribution networks ［J］. IEEE Transactions on Industrial Informatics ， 2023 ， 19 （ 2 ）： 1611 - 1622 .

RAO Y Q ， YANG J ， XIAO J X ， et al . A frequency control strategy for multimicrogrids with V2G based on the improved robust model predictive control ［J］. Energy ， 2021 ， 222 ： 119963 .

赵乐，许凌，张梦瑶，等 . 考虑非完美通信的高比例光伏配电网模糊电压控制策略［J］. 广东电力， 2023 ， 36 （ 12 ）： 9 - 16 .

ZHAO Le ， XU Ling ， ZHANG Mengyao ， et al . Fuzzy voltage control strategy for high proportion photovoltaic distribution network considering non-perfect communication ［J］. Guangdong Electric Power ， 2023 ， 36 （ 12 ）： 9 - 16 .

郑能，丁晓群，管志成，等 . 基于场景法的配电网有功-无功协调优化［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 5 ）： 1640 - 1651 .

ZHENG Neng ， DING Xiaoqun ， GUAN Zhicheng ， et al . Coordinated optimization of active power and reactive power in distribution network based on scenario method ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 5 ）： 1640 - 1651 .

肖遥，别朝红，黄格超，等 . 基于二阶锥最优潮流的机会约束分布鲁棒优化研究［J］. 电网技术， 2021 ， 45 （ 4 ）： 1505 - 1518 .

XIAO Yao ， BIE Zhaohong ， HUANG Gechao ， et al . Chance-constrained distributional robust optimization based on second-order cone optimal power flow ［J］. Power System Technology ， 2021 ， 45 （ 4 ）： 1505 - 1518 .

赵晋泉，夏雪，徐春雷，等 . 新一代人工智能技术在电力系统调度运行中的应用评述［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 24 ）： 1 - 10 .

ZHAO Jinquan ， XIA Xue ， XU Chunlei ， et al . Review on application of new generation artificial intelligence technology in power system dispatching and operation ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 24 ）： 1 - 10 .

程乐峰，余涛，张孝顺，等 . 机器学习在能源与电力系统领域的应用和展望［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 1 ）： 15 - 31 .

CHENG Lefeng ， YU Tao ， ZHANG Xiaoshun ， et al . Machine learning for energy and electric power systems： state of the art and prospects ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 1 ）： 15 - 31 .

刘硕，冯斌，郭创新，等 . 考虑自注意力和时序记忆的深度强化学习配电网无功电压控制策略［J/OL］. 中国电机工程学报［ 2024-01-01 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.tm.20231007.1822.004.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.tm.20231007.1822.004.html .

LIU Shuo ， FENG Bin ， GUO Chuangxin ， et al . Deep reinforcement learning reactive power and voltage control strategy for distribution networks considering self attention and temporal memory ［J/OL］. Proceedings of the CSEE ［ 2024-01-01 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.tm.20231007.1822.004.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.tm.20231007.1822.004.html .

胡丹尔，彭勇刚，韦巍，等 . 多时间尺度的配电网深度强化学习无功优化策略［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 14 ）： 5034 - 5045 .

HU Daner ， PENG Yonggang ， WEI Wei ， et al . Multi-timescale deep reinforcement learning for reactive power optimization of distribution network ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 14 ）： 5034 - 5045 .

范培潇，杨军，柯松，等 . 基于改进EDRL的含V2G孤岛微电网频率综合控制策略［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 20 ）： 23 - 32 .

FAN Peixiao ， YANG Jun ， KE Song ， et al . Integrated frequency control strategy for islanded microgrid with vehicle-to-grid based on improved evolutionary deep reinforcement learning ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 20 ）： 23 - 32 .

张宇威，肖金星，杨军，等 . 基于风光数据驱动不确定集合的配电网与多微电网鲁棒经济调度［J］. 电力建设， 2021 ， 42 （ 10 ）： 40 - 50 .

ZHANG Yuwei ， XIAO Jinxing ， YANG Jun ， et al . Data-driven robust economic dispatch for distribution network and multiple micro-grids considering correlativity of wind and solar output ［J］. Electric Power Construction ， 2021 ， 42 （ 10 ）： 40 - 50 .

余洋，陆文韬，刘霡，等 . 考虑复杂出行链基于双链马尔可夫的电动汽车负荷建模方法［J］. 电网与清洁能源， 2024 ， 40 （ 1 ）： 109 - 118 .

YU Yang ， LU Wentao ， LIU Mai ， et al . A load modeling method for electric vehicles based on double chain Markov considering complex travel chains ［J］. Power System and Clean Energy ， 2024 ， 40 （ 1 ）： 109 - 118 .

丁乐言，柯松，杨军，等 . 基于充电站调频能力的虚拟同步发电机控制策略［J］. 电网技术， 2024 ， 48 （ 6 ）： 2416 - 2425 .

DING Leyan ， KE Song ， YANG Jun ， et al . Control strategy of virtual synchronous generator based on frequency control capability of charging station ［J］. Power System Technology ， 2024 ， 48 （ 6 ）： 2416 - 2425 .

KE S ， CHEN L ， YANG J ， et al . Vehicle to everything in the power grid （V2eG）： a review on the participation of electric vehicles in power grid economic dispatch ［J］. Energy Conversion and Economics ， 2022 ， 3 （ 5 ）： 259 - 286 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

面向电力-交通系统协同运行的建模、求解与应用评述

考虑交通流的柔性互联配电网电动汽车承载能力计算方法