CN110048406B - 一种基于大规模电动汽车分群参与电网调频的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于大规模电动汽车分群参与电网调频的控制方法，包括电网调度中心获取电网频率波动信息、入网的电动汽车信息与电动汽车的参数信息；电动汽车控制中心收集电动汽车接入电网的初始时间与可控容量信息并将电动汽车划分为不同的子集群；再将电动汽车分为单向充电组与调频组；在调频组将电动汽车分为调频充电组或调频放电组，通过限制电动汽车充放电转换次数来限制电动汽车在调频充/放电组之间的转换次数；再计算各子集群的电动汽车可控调频容量与总可控调频容量；根据预测的总可控调频容量与区域电网调频所需功率之间的大小，按容量比例派遣调频任务并分配给各个电动汽车，计算得到电动汽车的期望充/放电功率，达到调频的目的。

Description

一种基于大规模电动汽车分群参与电网调频的控制方法
技术领域
本发明属于电网调频领域，涉及一种基于大规模电动汽车分群参与电网调频的控制方法。
背景技术
随着越来越多的可再生能源接入电网，由于其出力的波动性，电网调频问题变得更加棘手。大规模电动汽车的接入相当于新型的可控负荷，具有可控容量大，调频响应速度快的特点。利用电动汽车与电网互动(Vehicle to Grid，V2G)技术，可以有效减缓电网的频率波动。
目前，利用电动汽车参与电网调频时，大部分采用分散接入，集中控制的方法。该方法一般忽略电动汽车个体特性，不能满足用户需求，同时由于电动汽车入网规模增大，会出现通信阻塞的问题。电动汽车集中控制中心将调频指令分配给指定区域内入网可控的电动汽车。该区域电动汽车群的调频出力由电网调度中心分配的调频功率和电动汽车可控容量共同决定。因此对电动汽车可控容量的评估是进行电网调频的关键步骤。
针对上述问题，将指定区域的电动汽车群根据接入电网的时间分成若干子集群，将每一个子集群内的电动汽车看成参与调频的大容量电池，采用分层结构(电网调度中心，电动汽车集中控制中心，子集群，电动汽车用户)进行调频。系统调频过程中，由于电动汽车随机接入电网，其可控调频容量随时间变化。如果采用固定的容量分配比例，当电动汽车被分配的调频功率大于其可输出功率，调频效果不良好；反之，当电动汽车被分配的调频功率小于其可输出功率，资源浪费。所以要根据电动汽车所得调频任务需要按变容量比例进行分配。
电动汽车参与调频时反复的充放电切换以及低充高放都会缩短电池寿命，影响电动汽车用户参与电网调频的积极性，因此在电动汽车辅助调频过程中，电动汽车的充放电次数是亟待解决的关键问题。而对于调频的整个电动汽车集群来说，现有调频控制方法常忽略个体用户对电池充放电次数的要求。解决以上难题，对大规模电动汽车参与电网调频有着重大突破。
发明内容
为了解决可再生能源入网为系统频率带来的影响，本发明提供了一种基于大规模电动汽车分群参与电网调频的控制方法。本发明采用分层结构(电网调度中心，电动汽车集中控制中心，子集群，电动汽车用户)对电网进行辅助调频。将指定区域内的电动汽车集群按照入网时间规划成若干子集群，即将电动汽车群进行分群，每个子集群内的电动汽车分为调频放电组，调频充电组，单向充电组。对下一时刻电动汽车可控容量的预测，采用随时间变化的分配比例将调频所需功率分配给电动汽车。假设电动汽车充/放电功率是连续变化的，同时根据测量并统计得到的电动汽车荷电状态(State ofCharge，SOC)将电动汽车进行分组调控，并通过控制调频过程中电动汽车在充放电组间的转换次数，达到电动汽车用户需求。
为克服现有技术的不足，本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
一种基于大规模电动汽车分群参与电网调频的控制方法，包含以下步骤：
步骤一：电网调度中心从电网获取系统频率波动信息Δf，并从电动汽车集中控制中心获取区域内入网的电动汽车信息；
步骤二：车载的电动汽车整车控制器获取电动汽车电池初始荷电状态、实时荷电状态、期望达到的荷电状态、期望离开时间；
步骤三：电动汽车控制中心收集区域内电动汽车接入电网的初始时间以及可控容量信息，并以电动汽车初始入网的时间为标准将电动汽车划分为不同的子集群。
步骤四：对于每个子集群，根据车载终端上传的电动汽车的数据信息，每隔ΔL分钟统计一次电池的荷电状态，判断其是否达到分组标准。若不满足则分为单向充电组，以最大充电功率充电至期望荷电状态；若满足则化为调频组；
在调频组中对电动汽车进行调频，同时根据电动汽车的荷电状态将调频组中的电动汽车分为调频充电组或调频放电组，并通过限制电动汽车充放电转换次数来限制电动汽车在调频充电组和调频放电组之间的转换次数；
再根据调频组中电动汽车当前充/放电功率，计算电动汽车可控调频容量；
步骤五：对于该区域的电动汽车集中控制中心，首先计算各个子集群的可控调频容量，再根据各子集群的电动汽车可控调频容量，计算该区域电动汽车的总可控调频容量；
步骤六：根据预测的总可控调频容量与区域电网调频所需功率之间的大小，给该区域各子群按容量比例派遣调频任务；再按照容量比例将调频任务分配给各个电动汽车，计算得到该时刻电动汽车的期望充/放电功率，根据调频指令，控制充/放电机对电动汽车进行充/放电控制，从而达到调频的目的。
进一步的，所述步骤三的指定区域内电动汽车划分子集群的标准为：
以30分钟为划分的时间间隔，一日可划分为48个子集群，具体规则如下：入网时间为00:00-00:30期间的电动汽车划分为第一个子集群，入网时间为00:30-01:00期间的电动汽车划分为第二个子集群，以此类推，将一日内区域内接入电网的电动汽车划分为48个子集群。
所述步骤四具体包括：
步骤4.1将电动汽车分为单向充电组或调频组；
电动汽车入网后每隔ΔL分钟根据目前应达到的最小荷电状态
Figure BDA0002025681880000021
判断是否接受调频任务，若接受，则进入调频组，否则进入单向充电组；
Figure BDA0002025681880000031
为j子集群的第i辆电动汽车在k时刻的荷电状态。判断依据：
若
Figure BDA0002025681880000032
则电动汽车进入单向充电组；
若
Figure BDA0002025681880000033
则电动汽车进入调频组；
其中，
Figure BDA0002025681880000034
式中，
Figure BDA0002025681880000035
为j子集群的第i辆电动汽车t0时刻入网经过时间Δt后的荷电状态，
Figure BDA0002025681880000036
为j子集群的第i辆电动汽车期望达到的荷电状态，
Figure BDA0002025681880000037
为j子集群的第i辆电动汽车最大充/放电功率值
Figure BDA0002025681880000038
Figure BDA0002025681880000039
为j子集群的第i辆电动汽车的电池容量，ηc为电动汽车充电效率，
Figure BDA00020256818800000310
为j子集群的第i辆电动汽车的期望离开时间；
步骤4.2电动汽车在调频组的调频过程具体为：
j子集群的第i辆电动汽车在k时刻的充/放电功率为
Figure BDA00020256818800000311
且满足：
Figure BDA00020256818800000312
j子集群的第i辆电动汽车在k时刻的荷电状态
Figure BDA00020256818800000313
为：
Figure BDA00020256818800000314
电动汽车为调频放电组，若
Figure BDA00020256818800000315
且
Figure BDA00020256818800000316
保持在调频放电组，放电调频；
电动汽车为调频放电组，若
Figure BDA00020256818800000317
或
Figure BDA00020256818800000318
转入调频充电组，充电调频；
电动汽车为调频充电组，若
Figure BDA00020256818800000319
且
Figure BDA00020256818800000320
保持在调频充电组，充电调频；
电动汽车为调频充电组，若
Figure BDA00020256818800000321
或
Figure BDA00020256818800000322
转入调频放电组，放电调频；
其中，SOCmin为电动汽车电池荷电状态下限，SOCmax为电动汽车电池荷电状态上限，
Figure BDA00020256818800000323
为j子集群的第i辆电动汽车在k+1时刻的充/放电功率；
j子集群的第i辆电动汽车在调频过程中k+1时刻的充放电次数
Figure BDA0002025681880000041
定义为每当电动汽车参与调频的形式变化，即由放电转为充电或充电转为放电，充放电次数增加1次：
Figure BDA0002025681880000042
由于充放电次数是有限的，限定
Figure BDA0002025681880000043
若超过限定次数，则不能再进行充放电转换；
步骤4.3电动汽车在k+1时刻的可控调频容量预测具体为：
以k时刻的电动汽车充/放电功率预测k+1时刻的电动汽车可控调频容量；
对于各个子集群：
Figure BDA0002025681880000044
式中，
Figure BDA0002025681880000045
为j子集群的第i辆电动汽车在k+1时刻的可控调频容量，
Figure BDA0002025681880000046
为j子集群的第i辆电动汽车在k+1时刻的可上调容量，
Figure BDA0002025681880000047
为j子集群的第i辆电动汽车在k+1时刻的可下调容量；
其中，
Figure BDA0002025681880000048
以及
Figure BDA0002025681880000049
的计算具体如下：
当
Figure BDA00020256818800000410
时，
Figure BDA00020256818800000411
Figure BDA00020256818800000412
当
Figure BDA00020256818800000413
时，电动汽车一直保持当前的调频组，不能再进行充/放电转换，当电动汽车在充电调频组时,
Figure BDA00020256818800000414
当电动汽车在放电调频组时，
Figure BDA0002025681880000051
其中，权重系数β和α表达如下：
Figure BDA0002025681880000052
Figure BDA0002025681880000053
所述步骤五具体包括：
步骤5.1计算j子集群在k+1时刻的可控调频容量
Figure BDA0002025681880000054
为：
Figure BDA0002025681880000055
式中，
Figure BDA0002025681880000056
为j子集群在k+1时刻的可上调容量，
Figure BDA0002025681880000057
为j子集群在k+1时刻的可下调容量；Nj为j子群入网的电动汽车数。
步骤5.2计算该区域电动汽车的总可控调频容量
对于电动汽车集中控制中心：
Figure BDA0002025681880000058
式中，Ck+1为该区域电动汽车集群在k+1时刻的总可控调频容量，
Figure BDA0002025681880000059
为在k+1时刻总可上调容量，
Figure BDA00020256818800000510
为在k+1时刻总可下调容量；
所述步骤六具体包括：
步骤6.1计算调频所需功率Ptotal,k+1为：
Ptotal,k+1＝K∫Δf
式中，K为调频功率比例系数；
步骤6.2计算电动汽车在k+1时刻的期望充/放电功率：
(1)当Δf＜0，Ptotal,k+1＞0时，
若
Figure BDA0002025681880000061
则将k+1时刻调频所需功率Ptotal,k+1按容量比例分配；
分配给各子集群的调频任务如下；
Figure BDA0002025681880000062
式中，
Figure BDA0002025681880000063
为j子集群在k+1时刻被分配的上调功率；
分配给子集群内各个电动汽车的调频任务如下：
Figure BDA0002025681880000064
式中，
Figure BDA0002025681880000065
为j子集群的第i辆电动汽车在k+1时刻被分配的上调功率；
则k+1时刻电动汽车的充/放电功率为：
Figure BDA0002025681880000066
若
Figure BDA0002025681880000067
则所有电动汽车在各自的可控范围内以最大功率放电，剩余的调频所需功率由传统发电机提供，如下所示：
Figure BDA0002025681880000068
式中，Punit，k+1为传统机组在k+1时刻分得的调频功率；
(2)当Δf＞0，Ptotal,k+1＜0时，
若
Figure BDA0002025681880000069
则将k+1时刻调频所需功率Ptotal,k+1按容量比例分配；
分配给各子集群的调频任务如下；
Figure BDA00020256818800000610
式中，
Figure BDA00020256818800000611
为j子集群在k+1时刻被分配的下调功率；
分配给子集群内各个电动汽车的调频任务如下：
Figure BDA0002025681880000071
式中，
Figure BDA0002025681880000072
为j子集群的第i辆电动汽车在k+1时刻被分配的下调功率；
则k+1时刻电动汽车的充/放电功率为：
Figure BDA0002025681880000073
若
Figure BDA0002025681880000074
则所有电动汽车在各自的可控范围内以最大功率充电，剩余的调频所需功率由传统发电机提供，如下所示：
Figure BDA0002025681880000075
(3)当Δf＝0，Ptotal,k+1＝0时，
电动汽车的充放电功率保持不变。
本发明的有益效果：
(1)通过按时间段划分大规模的电动汽车，有利于各个子集群的相对独立控制，减少信息传输线路的拥堵；
(2)通过实时预测电动汽车可控调频容量，进行变容量按比分配，调整电动汽车的功率，避免由于调频功率分配不合理导致的调频效果不佳或资源浪费问题；
(3)通过限制电池充放电转换次数，并防止低充高放，降低两者对电池寿命的影响；
(4)通过本发明的调频控制策略，在保证电动汽车用户需求的同时，进行调频辅助服务，有利于其推广利用；
本发明通过划分子集群，并针对系统固定分配给电动汽车集群的调频功率不合理问题，以及调频过程中电动汽车充放电频繁以及过充过放的现象，提出了一种基于大规模电动汽车分群参与电网调频的控制方法，有效抑制区域电网频率变化，同时完成用户充电需求，提高电网频率质量和电网的经济性和可控性。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的电动汽车参与调频的分层调度控制框架；
图2为本发明具体实施方式的电动汽车参与电网调频的策略流程图；
图3为本发明具体实施方式的电动汽车可控调频容量示意图；
图4为本发明具体实施方式的基于调频策略的单区域调频系统模型；
图5为本发明具体实施方式的系统频率波动图。
图中EV为电动汽车；EVn为第n台电动汽车，n为大于等于零的整数；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明基于大规模电动汽车分散接入电网的特点，将区域内的电动汽车根据时间段划分为若干子集群，并建立了电动汽车参与电网调频的分层控制框架结构。该架构包含电网调度中心层，电动汽车集中控制中心层，电动汽车子集群层，电动汽车用户层。电动汽车集中控制中心具有计算该区域总可控调频容量，以及V2G功能，负责与AGC(Automation Generation Control)进行通信，将调频任务分到各个子集群。子集群内部将根据标准判断依据将电动汽车分到调频充电组、调频放电组以及单向充电组，电动汽车在充电、放电、中立三个状态之间进行转换，以达到调频目的。
本发明的技术方案如下：
如图2所示，步骤一：电网调度中心从电网获取系统频率波动信息Δf，并从电动汽车集中控制中心获取区域内入网的电动汽车信息；
步骤二：车载的电动汽车整车控制器获取电动汽车电池初始荷电状态、实时荷电状态、期望达到的荷电状态、期望离开时间；
步骤三：电动汽车控制中心收集区域内电动汽车接入电网的初始时间以及可控容量信息，并以电动汽车初始入网的时间为标准将电动汽车划分为不同的子集群。
以30分钟为划分的时间间隔，一日可划分为48个子集群，具体规则如下：入网时间为00:00-00:30期间的电动汽车划分为第一个子集群，入网时间为00:30-01:00期间的电动汽车划分为第二个子集群，以此类推，将一日内区域内接入电网的电动汽车划分为48个子集群。
步骤四：对于每个子集群，根据车载终端上传的电动汽车的数据信息，每隔30分钟统计一次电池的荷电状态，判断其是否达到分组标准。若不满足则分为单向充电组，以最大充电功率充电至期望荷电状态；若满足则化为调频组；
在调频组中对电动汽车进行调频，同时根据电动汽车的荷电状态将调频组中的电动汽车分为调频充电组或调频放电组，并通过限制电动汽车充放电转换次数来限制电动汽车在调频充电组和调频放电组之间的转换次数；
再根据调频组中电动汽车当前充/放电功率，计算电动汽车可控调频容量；
步骤4.1将电动汽车分为单向充电组或调频组；
电动汽车入网后每隔30分钟根据目前应达到的最小荷电状态
Figure BDA0002025681880000091
判断是否接受调频任务，若接受，则进入调频组，否则进入单向充电组；
Figure BDA0002025681880000092
为j子集群的第i辆电动汽车在k时刻的荷电状态。判断依据：
若
Figure BDA0002025681880000093
则电动汽车进入单向充电组；
若
Figure BDA0002025681880000094
则电动汽车进入调频组；
其中，
Figure BDA0002025681880000095
式中，
Figure BDA0002025681880000096
为j子集群的第i辆电动汽车t0时刻入网经过时间Δt后的荷电状态，
Figure BDA0002025681880000097
为j子集群的第i辆电动汽车期望达到的荷电状态，
Figure BDA0002025681880000098
为j子集群的第i辆电动汽车最大充/放电功率值
Figure BDA0002025681880000099
Figure BDA00020256818800000910
为j子集群的第i辆电动汽车的电池容量，ηc为电动汽车充电效率，
Figure BDA00020256818800000911
为j子集群的第i辆电动汽车的期望离开时间；
步骤4.2电动汽车在调频组的调频过程具体为：
电动汽车在充电、放电以及中立三种状态之间切换，当电动汽车为了防止过充过放而进行状态切换时，若下一时刻调频需求不满足切换后的容量限制，则需处于中立状态直至某一时刻满足条件。
j子集群的第i辆电动汽车在k时刻的充/放电功率为
Figure BDA00020256818800000912
且满足：
Figure BDA00020256818800000913
j子集群的第i辆电动汽车在k时刻的荷电状态
Figure BDA00020256818800000914
为：
Figure BDA0002025681880000101
电动汽车为调频放电组，若
Figure BDA0002025681880000102
且
Figure BDA0002025681880000103
保持在调频放电组，放电调频；
电动汽车为调频放电组，若
Figure BDA0002025681880000104
或
Figure BDA0002025681880000105
转入调频充电组，充电调频；
电动汽车为调频充电组，若
Figure BDA0002025681880000106
且
Figure BDA0002025681880000107
保持在调频充电组，充电调频；
电动汽车为调频充电组，若
Figure BDA0002025681880000108
或
Figure BDA0002025681880000109
转入调频放电组，放电调频；其中，SOCmin为电动汽车电池荷电状态下限，SOCmax为电动汽车电池荷电状态上限，
Figure BDA00020256818800001010
为j子集群的第i辆电动汽车在k+1时刻的充/放电功率；
j子集群的第i辆电动汽车在调频过程中k+1时刻的充放电次数
Figure BDA00020256818800001011
定义为每当电动汽车参与调频的形式变化，即由放电转为充电或充电转为放电，充放电次数增加1次：
Figure BDA00020256818800001012
由于充放电次数是有限的，限定
Figure BDA00020256818800001013
若超过限定次数，则不能再进行充放电转换；
步骤4.3电动汽车在k+1时刻的可控调频容量预测具体为：
如图3所示，以k时刻的电动汽车充/放电功率预测k+1时刻的电动汽车可控调频容量；
对于各个子集群：
Figure BDA00020256818800001014
式中，
Figure BDA00020256818800001015
为j子集群的第i辆电动汽车在k+1时刻的可控调频容量，
Figure BDA00020256818800001016
为j子集群的第i辆电动汽车在k+1时刻的可上调容量，
Figure BDA00020256818800001017
为j子集群的第i辆电动汽车在k+1时刻的可下调容量；
其中，
Figure BDA00020256818800001018
以及
Figure BDA00020256818800001019
的计算具体如下：
当
Figure BDA00020256818800001020
时，
Figure BDA0002025681880000111
Figure BDA0002025681880000112
当
Figure BDA0002025681880000113
时，电动汽车一直保持当前的调频组，不能再进行充/放电转换，当电动汽车在充电调频组时,
Figure BDA0002025681880000114
当电动汽车在放电调频组时，
Figure BDA0002025681880000115
其中，权重系数β和α表达如下：
Figure BDA0002025681880000116
Figure BDA0002025681880000117
步骤五：对于该区域的电动汽车集中控制中心，首先计算各个子集群的可控调频容量，再根据各子集群的电动汽车可控调频容量，计算该区域电动汽车的总可控调频容量；
步骤5.1计算j子集群在k+1时刻的可控调频容量
Figure BDA0002025681880000118
为：
Figure BDA0002025681880000119
式中，
Figure BDA00020256818800001110
为j子集群在k+1时刻的可上调容量，
Figure BDA00020256818800001111
为j子集群在k+1时刻的可下调容量；Nj为j子群入网的电动汽车数。
步骤5.2计算该区域电动汽车的总可控调频容量
对于电动汽车集中控制中心：
Figure BDA0002025681880000121
式中，Ck+1为该区域电动汽车集群在k+1时刻的总可控调频容量，
Figure BDA0002025681880000122
为在k+1时刻总可上调容量，
Figure BDA0002025681880000123
为在k+1时刻总可下调容量；
步骤六：根据预测的总可控调频容量与区域电网调频所需功率之间的大小，给该区域各子群按容量比例派遣调频任务；再按照容量比例将调频任务分配给各个电动汽车，计算得到该时刻电动汽车的期望充/放电功率，根据调频指令，控制充/放电机对电动汽车进行充/放电控制，从而达到调频的目的。
步骤6.1计算调频所需功率Ptotal,k+1为：
Ptotal,k+1＝K∫Δf
式中，K为调频功率比例系数；
步骤6.2计算电动汽车在k+1时刻的期望充/放电功率：
(1)当Δf＜0，Ptotal,k+1＞0时，
若
Figure BDA0002025681880000124
则将k+1时刻调频所需功率Ptotal,k+1按容量比例分配；
分配给各子集群的调频任务如下；
Figure BDA0002025681880000125
式中，
Figure BDA0002025681880000126
为j子集群在k+1时刻被分配的上调功率；
分配给子集群内各个电动汽车的调频任务如下：
Figure BDA0002025681880000127
式中，
Figure BDA0002025681880000128
为j子集群的第i辆电动汽车在k+1时刻被分配的上调功率；
则k+1时刻电动汽车的充/放电功率为：
Figure BDA0002025681880000131
若
Figure BDA0002025681880000132
则所有电动汽车在各自的可控范围内以最大功率放电，剩余的调频所需功率由传统发电机提供，如下所示：
Figure BDA0002025681880000133
式中，Punit，k+1为传统机组在k+1时刻分得的调频功率；
(2)当Δf＞0，Ptotal,k+1＜0时，
若
Figure BDA0002025681880000134
则将k+1时刻调频所需功率Ptotal,k+1按容量比例分配；
分配给各子集群的调频任务如下；
Figure BDA0002025681880000135
式中，
Figure BDA0002025681880000136
为j子集群在k+1时刻被分配的下调功率；
分配给子集群内各个电动汽车的调频任务如下：
Figure BDA0002025681880000137
式中，
Figure BDA0002025681880000138
为j子集群的第i辆电动汽车在k+1时刻被分配的下调功率；
则k+1时刻电动汽车的充/放电功率为：
Figure BDA0002025681880000139
若
Figure BDA00020256818800001310
则所有电动汽车在各自的可控范围内以最大功率充电，剩余的调频所需功率由传统发电机提供，如下所示：
Figure BDA00020256818800001311
(4)当Δf＝0，Ptotal,k+1＝0时，
电动汽车的充放电功率保持不变。
如图4所示，通过基于本发明调频策略的单区域调频系统模型对电动汽车参与电网调频的效果进行仿真验证。
电网调度中心采用定频率控制模式，假设系统的发电功率为300MW，频率额定值为50Hz，该区域参与电网调频电动汽车总数为5000辆。原动机调速器模型中，原动机为非再热式汽轮机，汽轮机模型以1/(1+Tchs)以一阶传递函数来表示，其中Tch为汽轮机时间常，调速器以1/(1+Tgs)一阶传递函数来表示，Tg为调速器时间常数，且机组调节系数为R。传统机组为火力发电机，发电机-负荷模型1/(Ms+D)采用一阶传递函数来表示，M和D分别为发电机的惯性常数和负荷阻尼常数。1/(s+Tdelay)表示了系统控制和通信的延迟效应，Tdelay称为系统延迟时间常数。
系统模型的仿真参数和电动汽车的仿真参数分别如表1和表2所示。
表1系统模型参数
参数名称 数值
发电机惯性常数M(s) 6.5
负荷阻尼常数D(p.u) 0.9
调速器时间常数Tg(s) 0.2
机组调节系数R(p.u) 0.05
汽轮机时间常数Tch(s) 0.5
AGC控制增益K 0.024
表2电动汽车参数
参数名称 数值
充/放电效率η<sub>c</sub>/η<sub>dc</sub> 0.9/0.9
电动汽车电池容量E(KWh) 30
充放电功率限制Pmax(KW) 6
系统延迟时间常数Tdelay(s) 1
SOC最大值SOCmax 0.9
SOC最小值SOCmin 0.3
通过以上仿真，得到如图5所示的系统频率波动图形，可以看出当采用本发明的调频控制策略时，电动汽车参与电网调频时，频率偏差相比于无电动汽车调频时缩小，具有良好的调频效果。

Claims (4)

1.一种基于大规模电动汽车分群参与电网调频的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：电网调度中心从电网获取系统频率波动信息△f，并从电动汽车集中控制中心获取区域内入网的电动汽车信息；
步骤二：车载的电动汽车整车控制器获取电动汽车电池初始荷电状态、实时荷电状态、期望达到的荷电状态、期望离开时间；
步骤三：电动汽车控制中心收集区域内电动汽车接入电网的初始时间以及可控容量信息，并以电动汽车初始入网的时间为标准将电动汽车划分为不同的子集群；
步骤四：对于每个子集群，根据车载终端上传的电动汽车的数据信息，每隔△L分钟统计一次电池的荷电状态，判断其是否达到分组标准；若不满足则分为单向充电组，以最大充电功率充电至期望荷电状态；若满足则化为调频组；
在调频组中对电动汽车进行调频，同时根据电动汽车的荷电状态将调频组中的电动汽车分为调频充电组或调频放电组，并通过限制电动汽车充放电转换次数来限制电动汽车在调频充电组和调频放电组之间的转换次数；
再根据调频组中电动汽车当前充/放电功率，计算电动汽车可控调频容量；
具体步骤如下:
步骤4.1将电动汽车分为单向充电组或调频组；
电动汽车入网后每隔△L分钟根据目前应达到的最小荷电状态
Figure FDA0003866010240000011
判断是否接受调频任务，若接受，则进入调频组，否则进入单向充电组；
Figure FDA0003866010240000012
为j子集群的第i辆电动汽车在k时刻的荷电状态，判断依据：
若
Figure FDA0003866010240000013
则电动汽车进入单向充电组；
若
Figure FDA0003866010240000014
则电动汽车进入调频组；
其中，
Figure FDA0003866010240000015
式中，
Figure FDA0003866010240000016
为j子集群的第i辆电动汽车t0时刻入网经过时间△t后的荷电状态，
Figure FDA0003866010240000017
为j子集群的第i辆电动汽车期望达到的荷电状态，
Figure FDA0003866010240000018
为j子集群的第i辆电动汽车最大充/放电功率值
Figure FDA0003866010240000019
Figure FDA00038660102400000110
为j子集群的第i辆电动汽车的电池容量，ηc为电动汽车充电效率，
Figure FDA00038660102400000111
为j子集群的第i辆电动汽车的期望离开时间；
步骤4.2电动汽车在调频组的调频过程具体为：
j子集群的第i辆电动汽车在k时刻的充/放电功率为
Figure FDA0003866010240000021
且满足：
Figure FDA0003866010240000022
j子集群的第i辆电动汽车在k时刻的荷电状态
Figure FDA0003866010240000023
为：
Figure FDA0003866010240000024
电动汽车为调频放电组，若
Figure FDA0003866010240000025
且
Figure FDA0003866010240000026
保持在调频放电组，放电调频；
电动汽车为调频放电组，若
Figure FDA0003866010240000027
或
Figure FDA0003866010240000028
转入调频充电组，充电调频；
电动汽车为调频充电组，若
Figure FDA0003866010240000029
且
Figure FDA00038660102400000210
保持在调频充电组，充电调频；
电动汽车为调频充电组，若
Figure FDA00038660102400000211
或
Figure FDA00038660102400000212
转入调频放电组，放电调频；其中，SOCmin为电动汽车电池荷电状态下限，SOCmax为电动汽车电池荷电状态上限，
Figure FDA00038660102400000213
为j子集群的第i辆电动汽车在k+1时刻的充/放电功率；
j子集群的第i辆电动汽车在调频过程中k+1时刻的充放电次数
Figure FDA00038660102400000214
定义为每当电动汽车参与调频的形式变化，即由放电转为充电或充电转为放电，充放电次数增加1次：
Figure FDA00038660102400000215
由于充放电次数是有限的，限定
Figure FDA00038660102400000216
若超过限定次数，则不能再进行充放电转换；
步骤4.3电动汽车在k+1时刻的可控调频容量预测具体为：
以k时刻的电动汽车充/放电功率预测k+1时刻的电动汽车可控调频容量；
对于各个子集群：
Figure FDA00038660102400000217
式中，
Figure FDA00038660102400000218
为j子集群的第i辆电动汽车在k+1时刻的可控调频容量，
Figure FDA00038660102400000219
为j子集群的第i辆电动汽车在k+1时刻的可上调容量，
Figure FDA00038660102400000220
为j子集群的第i辆电动汽车在k+1时刻的可下调容量；
其中，
Figure FDA0003866010240000031
以及
Figure FDA0003866010240000032
的计算具体如下：
当
Figure FDA0003866010240000033
时，
Figure FDA0003866010240000034
Figure FDA0003866010240000035
当
Figure FDA0003866010240000036
时，电动汽车一直保持当前的调频组，不能再进行充/放电转换，当电动汽车在充电调频组时,
Figure FDA0003866010240000037
当电动汽车在放电调频组时，
Figure FDA0003866010240000038
其中，权重系数β和α表达如下：
Figure FDA0003866010240000039
Figure FDA00038660102400000310
步骤五：对于该区域的电动汽车集中控制中心，首先计算各个子集群的可控调频容量，再根据各子集群的电动汽车可控调频容量，计算该区域电动汽车的总可控调频容量；
步骤六：根据预测的总可控调频容量与区域电网调频所需功率之间的大小，给该区域各子群按容量比例派遣调频任务；再按照容量比例将调频任务分配给各个电动汽车，计算得到电动汽车的期望充/放电功率，根据调频指令，控制车载充放电机对电动汽车进行充/放电控制，从而达到调频的目的。
2.根据权利要求1所述的一种基于大规模电动汽车分群参与电网调频的控制方法，其特征在于，所述步骤三的电动汽车划分子集群的标准为：
以30分钟为划分的时间间隔，一日可划分为48个子集群，具体规则如下：
入网时间为00:00-00:30期间的电动汽车划分为第一个子集群，入网时间为00:30-01:00期间的电动汽车划分为第二个子集群，以此类推，将一日内区域内接入电网的电动汽车划分为48个子集群。
3.根据权利要求1所述的一种基于大规模电动汽车分群参与电网调频的控制方法，其特征在于，所述步骤五具体包括：
步骤5.1计算j子集群在k+1时刻的可控调频容量
Figure FDA0003866010240000041
为：
Figure FDA0003866010240000042
式中，
Figure FDA0003866010240000043
为j子集群在k+1时刻的可上调容量，
Figure FDA0003866010240000044
为j子集群在k+1时刻的可下调容量；Nj为j子群入网的电动汽车数；
步骤5.2计算该区域电动汽车的总可控调频容量
对于电动汽车集中控制中心：
Figure FDA0003866010240000045
式中，Ck+1为该区域电动汽车集群在k+1时刻的总可控调频容量，
Figure FDA0003866010240000046
为在k+1时刻总可上调容量，
Figure FDA0003866010240000047
为在k+1时刻总可下调容量。
4.根据权利要求1所述的一种基于大规模电动汽车分群参与电网调频的控制方法，其特征在于，所述步骤六包括：
步骤6.1计算调频所需功率Ptotal,k+1为：
Ptotal,k+1＝K∫△f
式中，K为调频功率比例系数；
步骤6.2计算电动汽车在k+1时刻的期望充/放电功率：
(1)当△f<0，Ptotal,k+1>0时，
若
Figure FDA0003866010240000051
则将k+1时刻调频所需功率Ptotal,k+1按容量比例分配；
分配给各子集群的调频任务如下；
Figure FDA0003866010240000052
式中，
Figure FDA0003866010240000053
为j子集群在k+1时刻被分配的上调功率；
分配给子集群内各个电动汽车的调频任务如下：
Figure FDA0003866010240000054
式中，
Figure FDA0003866010240000055
为j子集群的第i辆电动汽车在k+1时刻被分配的上调功率；
则k+1时刻电动汽车的充/放电功率为：
Figure FDA0003866010240000056
若
Figure FDA0003866010240000057
则所有电动汽车在各自的可控范围内以最大功率放电，剩余的调频所需功率由传统发电机提供，如下所示：
Figure FDA0003866010240000058
式中，Punit，k+1为传统机组在k+1时刻分得的调频功率；
(2)当△f>0，Ptotal,k+1<0时，
若
Figure FDA0003866010240000059
则将k+1时刻调频所需功率Ptotal,k+1按容量比例分配；
分配给各子集群的调频任务如下；
Figure FDA00038660102400000510
式中，
Figure FDA00038660102400000511
为j子集群在k+1时刻被分配的下调功率；
分配给子集群内各个电动汽车的调频任务如下：
Figure FDA0003866010240000061
式中，
Figure FDA0003866010240000062
为j子集群的第i辆电动汽车在k+1时刻被分配的下调功率；
则k+1时刻电动汽车的充/放电功率为：
Figure FDA0003866010240000063
若
Figure FDA0003866010240000064
则所有电动汽车在各自的可控范围内以最大功率充电，剩余的调频所需功率由传统发电机提供，如下所示：
Figure FDA0003866010240000065
(3)当△f＝0，Ptotal,k+1＝0时，
电动汽车的充放电功率保持不变。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112909979B (zh) * 2021-04-19 2022-11-11 广东电网有限责任公司电力调度控制中心 集群电动汽车的多模式调频方法、装置、设备及介质
CN113297194B (zh) * 2021-06-22 2023-09-05 华北电力大学 一种电动汽车聚合商备用容量虚假数据识别与清洗的方法
CN115378009B (zh) * 2022-04-12 2023-10-20 国网江苏省电力有限公司苏州供电分公司 一种基于电动汽车分群的日前调控计划生成方法及系统
CN115360738B (zh) * 2022-09-15 2024-04-16 四川大学 一种考虑可控域约束的电动汽车一次调频控制方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104052055B (zh) * 2014-07-02 2015-12-30 江苏大学 一种面向有源智能电网的电动汽车调频集中调度控制方法
CN106972481B (zh) * 2017-02-28 2019-07-05 国网江苏省电力公司常州供电公司 规模化充电设施接入有源配电网的安全性量化评估方法
CN107612048B (zh) * 2017-10-23 2021-03-16 重庆大学 基于模型预测的电动汽车调频控制策略

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