Heavy-Duty Electric Vehicles Contribution for Frequency Response in Power Systems with V2G

📄 arXiv: 2512.12872v1 📥 PDF

作者: Xiaojie Tao, Yaoyu Fan, Zhaoyi Ye, Rajit Gadh

分类: eess.SY

发布日期: 2025-12-14

备注: Accepted at The 16th IEEE International Conference on Green Energy and Smart Systems, 2025

💡 一句话要点

利用V2G重型电动汽车提升电力系统频率响应

🎯 匹配领域: 支柱四：生成式动作 (Generative Motion)

关键词: 重型电动汽车 V2G 频率响应 电力系统稳定性 充电策略

📋 核心要点

  1. 可再生能源高渗透对电网稳定性构成挑战，需要新的频率响应资源。
  2. 利用V2G重型电动汽车，通过智能充电策略和控制模式，提供电网频率支撑。
  3. 仿真结果表明，V2G电动汽车能有效提供一次频率响应，提升电网稳定性。

📝 摘要（中文）

本文研究了具有车辆到电网（V2G）功能的重型电动汽车（EV）在电力系统中提供一次频率响应，从而增强电网稳定性的潜力。通过模拟不同充电策略（即时充电、延迟充电和恒定最小功率充电）下重型电动汽车对加州电网的支持能力，结果表明，具备V2G功能的电动汽车和非V2G模式的电动汽车都具有提供一次频率响应的巨大潜力，其中V2G电动汽车表现出尤为强大的贡献。该研究强调了充电策略、控制模式和电网条件对电动汽车在电网稳定性方面贡献的影响，突出了它们在减轻可再生能源渗透带来的不利影响方面的关键作用。

🔬 方法详解

问题定义：论文旨在解决可再生能源大规模接入电网后，由于其间歇性和波动性，导致电网频率稳定面临挑战的问题。现有方法可能无法充分利用电动汽车的潜力来提供频率响应，尤其是在重型电动汽车领域，对其V2G能力的研究还不够深入。

核心思路：论文的核心思路是利用重型电动汽车的V2G能力，通过合理的充电策略和控制方法，使其在电网频率出现偏差时能够快速响应，从而提供一次频率响应，稳定电网频率。这种方法将电动汽车视为一种分布式储能资源，可以有效地补充传统发电机的频率响应能力。

技术框架：论文的技术框架主要包括以下几个部分：首先，建立重型电动汽车的V2G模型，包括电池模型、充放电模型和控制模型。其次，设计不同的充电策略，例如即时充电、延迟充电和恒定最小功率充电，以模拟不同的实际应用场景。然后，通过电力系统仿真软件，模拟在不同充电策略下，电动汽车对电网频率响应的贡献。最后，分析仿真结果，评估不同充电策略和控制模式对电网稳定性的影响。

关键创新：论文的关键创新在于深入研究了重型电动汽车在V2G模式下对电网频率响应的贡献，并比较了不同充电策略的影响。与以往研究相比，本文更侧重于重型电动汽车的应用，并考虑了实际电网运行中的多种因素，例如充电策略和控制模式。

关键设计：论文的关键设计包括：1) 详细的重型电动汽车V2G模型，能够准确模拟其充放电特性和频率响应能力；2) 多种充电策略的设计，以适应不同的用户需求和电网运行条件；3) 电力系统仿真模型的建立，能够模拟大规模电动汽车接入电网后的频率响应情况。具体的参数设置和控制算法在论文中可能没有详细给出，属于未知信息。

📊 实验亮点

研究结果表明，V2G电动汽车在提供一次频率响应方面具有显著优势，能够有效稳定电网频率。不同充电策略对频率响应的影响不同，其中恒定最小功率充电策略在某些情况下表现更优。该研究为电动汽车参与电网频率调节提供了理论依据和实践指导。

🎯 应用场景

该研究成果可应用于智能电网的频率控制和稳定性提升，尤其是在可再生能源渗透率较高的地区。通过合理调度电动汽车的充放电行为，可以有效缓解可再生能源的波动性，提高电网的可靠性和安全性。未来，该技术有望推广到更大规模的电动汽车 fleet 管理，实现电网与电动汽车的双赢。

📄 摘要（原文）

The integration of heavy-duty electric vehicles (EVs) with Vehicle-to-Grid (V2G) capability offers a promising solution to enhance grid stability by providing primary frequency response in power systems. This paper investigates the potential of heavy-duty EVs to support the California power grid under different charging strategies: immediate, delayed, and constant minimum power charging. Simulation results demonstrate that both V2G-capable EVs and non-V2G modes have great potential to provide primary frequency response, with V2G-capable EVs exhibiting especially strong contributions. The study highlights the influence of charging strategies, control modes, and grid conditions on EV contributions to grid stability, emphasizing their critical role in mitigating the adverse effects of renewable energy penetration.