[发明专利]一种考虑可控域约束的电动汽车一次调频控制方法

说明书

本发明公开了一种考虑可控域约束的电动汽车一次调频控制方法，通过建立电动汽车充电行为特性模型、电动汽车提供一次调频服务的可控域模型、和可控域约束下的电动汽车一次调频控制功率输出模型；由用户需求和行为特性确定的可控域约束下，进行电动汽车集群的一次调频优化控制。本发明提出的可控域充分考虑了电动汽车的行为特性以及充电需求，在此基础上提出的一次调频控制方法能够在满足用户充电需求的同时为电网提供足够和可持续的频率支撑，实现了电动汽车调节资源的优化利用，提高了大规模电动汽车接入电网的频率稳定性。

技术领域

本发明涉及电动汽车与电网的功率交互技术领域，具体为一种考虑可控域约束的电动汽车一次调频控制方法。

背景技术

随着全球范围内化石燃料的枯竭以及大气污染情况逐渐恶化，新型可再生能源的发展力度正逐渐加大。电动汽车作为新能源汽车领域的代表，被视作改变能源领域结构、改善环境问题的重要因素。电动汽车规模化促进了车到网(V2G)技术的发展，电动汽车与电网的灵活功率交互特性使得电动汽车在闲置时可以作为电网的灵活储能系统提供或消纳电网功率，大量电动汽车并网能够为电力系统提供有效的主动支撑，其中频率是电网主要的支撑需求之一。

电力系统受到扰动时的功率供需失衡会导致电网频率的下降，如果不能有效抑制系统频率的下降，可能导致严重后果，甚至影响电力系统的稳定性与安全性。由于电动汽车的充放电是电磁和化学过程而非机械过程，相比于发电厂反应更加迅速，且不需要启动成本和关闭成本，因此更加适合参与对响应速度较快的电网一次调频。不同于风电场或固定储能系统，电动汽车提供电力系统调频服务需要考虑用户行为和充电需求，不同类型的电动汽车电池及其不同的充放电特性、用户随机充电行为都会对电动汽车提供一次调频服务产生影响。因此，通过权衡用户需求和电网一次调频需求，使电动汽车在保证用户充电需求的同时稳定输出功率以提供一次调频服务非常重要。

现有技术方案及其缺点：

(1)措施1：提出考虑长时间尺度下电动汽车出力特性的一次调频控制方法，可以参考以下参考文献：

[参考文献1]Deng X,Zhang Q,Li Y,et al.Hierarchical DistributedFrequency Regulation Strategy of Electric Vehicle Cluster Considering DemandCharging Load Optimization[C]//2020 IEEE Student Conference on ElectricMachines and Systems(SCEMS).IEEE,2020.

该措施没有考虑短时间尺度的电动汽车出力特性，可能会造成电动汽车由于参与电力系统频率控制而影响电池充电，进而影响车主出行。

(2)措施2：考虑电动汽车电池的充电状态以及数量参与电力系统频率控制优化策略，可以参考以下参考文献：

[参考文献2]Iqbal S,Xin A,Jan M U,et al.Aggregation of EVs for PrimaryFrequency Control of an Industrial Microgrid by Implementing Grid RegulationCharger Controller[J].IEEE Access,2020,8:141977-141989.

该措施将电动汽车能够参与电力系统频率控制的SOC(State-of-Charge荷电状态)范围设置得较为保守，没有充分利用电动汽车的可调频容量，使得电动汽车调节资源利用率被限制。

(3)措施3：构建以充电时间余量和SOC实时状态为约束的电动汽车优先级调度方法和频率控制方法，可以参考以下参考文献：