[論文レビュー] EV Dispatch Control for Supplementary Frequency Regulation Considering the Expectation of EV Owners

Hui Liu, Junjian Qi+4 more|arXiv (Cornell University)|Aug 13, 2016

Electric Vehicles and Infrastructure参考文献 26被引用数 9

ひとこと要約

本論文は、所有者の期待するバッテリー残量（SOC）レベルを尊重しながら、電気自動車（EV）が補助周波数制御を提供できるV2G制御戦略を提案する。制御センターでの不確実なディスpatchと充電ステーションでのリアルタイムSOC補正を用いることで、システム周波数の安定性と個々のEV所有者の期待が両立されることを保証し、2エリア電力系統におけるシミュレーションで検証された。

ABSTRACT

Electric Vehicles (EVs) are promising to provide frequency regulation services due to their fast regulating characteristics. However, when EVs participate in Supplementary Frequency Regulation (SFR), it is challenging to simultaneously achieve the dispatch of the control center and the expected State of Charge (SOC) levels of EV batteries. To solve this problem, in this paper we propose a Vehicle-to-Grid (V2G) control strategy, in which an uncertain dispatch is implemented in the control center without detailed EV charging/discharging information. The regulation from the control center is achieved by allocating the regulation task within the frequency regulation capacity (FRC) of EVs. The expected SOC levels of EV batteries are guaranteed by a real-time correction of their scheduled V2G power in EV charging stations. Simulations on an interconnected two-area power system validate the effectiveness of the proposed V2G control in achieving both the frequency regulation and the expected SOC levels of EVs.

研究の動機と目的

• 補助周波数制御（SFR）におけるEV参加を、個々のEV所有者の希望するバッテリーSOCレベルを尊重する形で効果的に調整する課題に対処すること。
• 個々のEVの充電・放電状態に関する詳細なリアルタイムデータを必要としない、効果的な周波数制御を可能にする制御戦略を開発すること。
• 充電ステーションでのリアルタイム補正により、EVバッテリーの期待されるSOCレベルが維持されることを保証すること。
• 現実的な電力系統環境において提案手法を検証し、グリッドの安定性とユーザー満足度の両立を示すこと。

提案手法

• 制御センターは、EVの周波数制御容量（FRC）に基づく不確実なディスパッチを用い、個々のEVの充電・放電データに依存しない。
• 規制タスクはEVのFRC内に割り当てられ、システム周波数支援が維持される。
• リアルタイム補正メカニズムにより、EV充電ステーションでのスケジュールされたV2G電力が所有者の期待するSOCレベルに一致するように調整される。
• EV充電ステーションからの動的フィードバックを統合し、実際のSOCと希望するSOCの乖離を是正する。
• シミュレーション検証のため、2エリア相互接続電力系統モデルに制御戦略を実装する。
• 最適化技術を用いて、システムの規制ニーズと個々のバッテリー充電期待の両立を図る。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 個々のEVの充電・放電状態に関する詳細な知識なしに、EVを補助周波数制御に効果的にディスパッチする方法は何か？
• RQ2 グリッド規制参加中にEV所有者の期待するバッテリーSOCレベルを維持するための制御メカニズムは何か？
• RQ3 個々のEV所有者の運用好みを尊重しつつ、周波数制御性能をどのように維持できるか？
• RQ4 リアルタイムSOC補正が、全体のシステム周波数制御能力に与える影響は何か？
• RQ5 提案されたV2G戦略は、マルチエリア電力系統において、グリッド安定性とユーザー満足度の両立をどの程度達成できるか？

主な発見

• 提案されたV2G制御戦略は、不確実なEVディスパッチのもとでも、2エリア電力系統においてシステム周波数制御性能を効果的に維持した。
• 充電ステーションでのリアルタイムSOC補正が、実際のバッテリー充電レベルを所有者の期待値に的確に一致させた。
• 個々のEVの充電・放電行動に関する詳細なリアルタイムデータを必要とせず、安定した周波数制御が達成された。
• シミュレーション結果から、グリッド規制の目的とユーザーのSOC期待が同時に満たされていることが確認された。
• 実際の相互接続電力系統環境において、本制御戦略は頑健性とスケーラビリティを示した。