一種電網(wǎng)需求側(cè)響應(yīng)資源頻率響應(yīng)能力評(píng)估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于電網(wǎng)需求側(cè)響應(yīng)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種電動(dòng)汽車頻率響應(yīng)能力評(píng)估 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 可再生能源發(fā)電的規(guī)模不斷擴(kuò)大，為電力系統(tǒng)提供了大量的清潔能源，緩解了環(huán) 境壓力，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。然而，從電力系統(tǒng)的供需平衡的角度，可再生能源 具有間歇性的特點(diǎn)，大規(guī)?？稍偕茉吹牟⒕W(wǎng)給電力系統(tǒng)穩(wěn)定性帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)?？稍?生能源的不穩(wěn)定性既會(huì)增加系統(tǒng)的備用容量，增大了系統(tǒng)的運(yùn)行成本，同時(shí)也會(huì)對(duì)電能質(zhì) 量產(chǎn)生很大的負(fù)面影響，如電網(wǎng)頻率更加難以維持穩(wěn)定。
[0003] 傳統(tǒng)的調(diào)頻手段配合儲(chǔ)能系統(tǒng)，是目前常用的調(diào)節(jié)方法。儲(chǔ)能裝置在風(fēng)電場(chǎng)和光 伏發(fā)電系統(tǒng)都得到了廣泛的應(yīng)用，是新能源發(fā)電必須配備的輔助調(diào)節(jié)手段，也起到了一定 的效果。然而，傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)手段不能有效地應(yīng)對(duì)可再生能源并網(wǎng)帶來(lái)的系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定問(wèn) 題，而儲(chǔ)能裝置成本高、容量小的問(wèn)題又在現(xiàn)階段難以解決。因此，為確?？稍偕茉床⒕W(wǎng) 后系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，就必須有更加靈活有效的頻率控制手段。
[0004] 大規(guī)模電動(dòng)汽車的并網(wǎng)既是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇。一方面，電動(dòng)汽車充電具有隨機(jī) 性，這種無(wú)序充電行為可能會(huì)產(chǎn)生新的負(fù)荷高峰，甚至與已有負(fù)荷高峰重合，設(shè)想數(shù)以 百萬(wàn)計(jì)的電動(dòng)汽車在結(jié)束一天的行程后，恰好在晚負(fù)荷高峰期幾乎同時(shí)開(kāi)始充電，將 會(huì)對(duì)系統(tǒng)形成明顯的沖擊；另一方面，隨著電力電子和控制技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)汽車在 vehicle-t〇-grid(V2G)環(huán)境下可看成是一種移動(dòng)分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)，在需要時(shí)通過(guò)電力電子 接口實(shí)現(xiàn)向系統(tǒng)的快速充放電，輔助系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行，是一種維護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的潛在可控 資源，特別適合參與大規(guī)模間歇性新能源并網(wǎng)環(huán)境下電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)調(diào)頻。
[0005] 在已有的國(guó)內(nèi)外研究成果當(dāng)中，電動(dòng)汽車頻率控制策略分為集中式控制策略和分 散式控制策略。集中式控制策略是通過(guò)引入中間管理機(jī)構(gòu)（如能效電廠等）將地理上分散 的電動(dòng)汽車組建為集群，并按照電網(wǎng)的需求進(jìn)行統(tǒng)一優(yōu)化調(diào)度管理，以實(shí)現(xiàn)整體控制效果 最優(yōu)，其缺點(diǎn)在于不能充分考慮用戶差異化需求，同時(shí)需要依托于復(fù)雜的通信系統(tǒng)，響應(yīng)速 度較慢，投資成本較高。分散式控制策略是指電動(dòng)汽車單體依據(jù)電網(wǎng)發(fā)布的頻率、電價(jià)等信 號(hào)進(jìn)行充放電自管理，為電網(wǎng)提供輔助調(diào)頻服務(wù)。分散式控制策略的優(yōu)勢(shì)在于免去了復(fù)雜 的優(yōu)化過(guò)程，響應(yīng)速度快且投資成本低，適合于快速的電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)頻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對(duì)一種引入強(qiáng)制充電邊界的電動(dòng)汽車頻率響應(yīng)控制方法，提供一種對(duì)電 動(dòng)汽車頻率響應(yīng)能力進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)估的方法。本發(fā)明在控制過(guò)程中對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行動(dòng)態(tài)分 群，再根據(jù)分群結(jié)果對(duì)電動(dòng)汽車頻率響應(yīng)能力實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)評(píng)估。技術(shù)方案如下：
[0007] -種電網(wǎng)需求側(cè)響應(yīng)資源頻率響應(yīng)能力評(píng)估方法，該評(píng)估方法適用的控制方法 為：
[0008] 步驟1 :識(shí)別當(dāng)前時(shí)刻?？侩妱?dòng)汽車數(shù)量，并設(shè)置?？寇囕v用戶需求參數(shù)：
[0009] 設(shè)置電動(dòng)汽車充電初始時(shí)間（ts);電動(dòng)汽車預(yù)計(jì)出行時(shí)間（tj;電動(dòng)汽車充電目 標(biāo)值（SoC target^ ?
[0010] 步驟2 :識(shí)別?？侩妱?dòng)汽車充放電控制參數(shù)：
[0011] 識(shí)別車載電池實(shí)時(shí)荷電狀態(tài)（SoC⑴）；以防止過(guò)度放電為目標(biāo)的最小荷電狀態(tài) (S〇Cnin);
[0012] 以防止過(guò)度充電為目標(biāo)的最小荷電狀態(tài)（S〇C_);車載電池可接受最大充電功率 (P_);車載電池容量（E);
[0013] 步驟3 :計(jì)算每臺(tái)?？侩妱?dòng)汽車初始充電功率
[0014]步驟4:識(shí)別電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)頻率（f)，計(jì)算系統(tǒng)實(shí)時(shí)頻率偏差（Δf);
[0015] 步驟5 :對(duì)每輛可控電動(dòng)汽車構(gòu)建充放電可行域，確定電動(dòng)汽車充放電曲線位置；
[0016] 根據(jù)ts，te，S〇C_，S〇C_，S〇Cta_，P_構(gòu)建電動(dòng)汽車充放電可行域，根據(jù)當(dāng)前時(shí) 間、當(dāng)前充放電功率以及當(dāng)前SoC值，確定充放電曲線位置；
[0017] 位于上邊界的判斷條件為SoC(t) =SoCmax;
[0018] 位于下邊界的判斷條件為SoC(t) =SoCmin;
[0019] 位于強(qiáng)制充電邊界的判斷條件為
t為當(dāng)前時(shí)間；
[0020] 若5〇(：_〈5〇0(〇〈5〇(：_，且
則充放電曲線的位置為 位于充放電可行域內(nèi)；
[0021] 步驟6 :對(duì)每輛可控電動(dòng)汽車構(gòu)建強(qiáng)制充電區(qū)和下垂控制區(qū)，確定充電功率；
[0022] 第一步，判斷系統(tǒng)頻率狀態(tài)；
[0023] 第二步，根據(jù)系統(tǒng)頻率狀態(tài)構(gòu)建強(qiáng)制充電區(qū)和下垂控制區(qū)，包括兩種情形：
[0024] 1)系統(tǒng)頻率偏高即Δf彡〇時(shí)，
[0025] 將充放電可行域劃分為下垂控制區(qū)和強(qiáng)制充電區(qū)；利用直角坐標(biāo)系描述充放電可 行域，橫軸為時(shí)間，縱軸為車載電池SoC值；首先設(shè)定可控系數(shù)α，將強(qiáng)制充電邊界向左平 移β=αX|Af|，充放電可行域位于平移后與平移前邊界之間的區(qū)域?yàn)閺?qiáng)制充電區(qū)；確 定強(qiáng)制充電區(qū)后，將充放電可行域內(nèi)其余部分確定為下垂控制區(qū)；可變參數(shù)的選取區(qū)間為 〇￡[20008/抱，40008/抱]，為了達(dá)到最好的控制效果，可選取€1= 40008/抱；
[0026]2)當(dāng)系統(tǒng)頻率偏低時(shí)（Δf彡〇)，充放電可行域均為下垂控制區(qū)；
[0027] 第三步，確定是否進(jìn)行強(qiáng)制充電，包括以下情形：
[0028]1)若電動(dòng)汽車充放電曲線位于強(qiáng)制充電區(qū)內(nèi)，則設(shè)置電動(dòng)汽車充電功率為？_;
[0029] 2)若電動(dòng)汽車充放電曲線位于強(qiáng)制充電邊界上，則設(shè)置電動(dòng)汽車充電功率為 Pmax，
[0030] 第四步，若不需強(qiáng)制充電，計(jì)算下垂控制充放電功率P'，包括以下情形：
[0031] 設(shè)置kjPk數(shù)值，確定電動(dòng)汽車充放電功率，其中，k+為系統(tǒng)頻率增加時(shí)用戶增加 充電功率的參與度，k為系統(tǒng)頻率降低時(shí)用戶減少充電功率或增大反供電功率的參與度； 參數(shù)的選取區(qū)間為k+e[5kW/Hz，10kW/Hz]，ke[5kW/Hz，10kW/Hz];
[0032] 1)設(shè)定閾值Λ fdb，若Λ f e [- Δ fdb，Δ fdb]，則P' = P0;
[0033] 2)若Δ f> Δ fdb，貝1J P' = P0+k+XΔ f;若P' >P_，貝1J P' = P_;
[0034] 3)若Δ f〈Δ fdb，貝1J P' = P0+k XΔ f;若P' <P_，貝1J P' = P_;
[0035] 第五步，設(shè)置電動(dòng)汽車充放電功率P，包括以下情形：
[0036] 1)若電動(dòng)汽車充放電曲線位于下邊界，則設(shè)置電動(dòng)汽車充電功率包括以下情形：
[0037]①若P'>〇,則p = P'；
[0038] ②若P' 彡 0,則P= 0;
[0039] 2)若電動(dòng)汽車充放電曲線位于上邊界，則設(shè)置電動(dòng)汽車充電功率包括以下情形：
[0040]①若P'〈〇,則p = P'；
[0041] ②若P' 彡 0,則P= 0;
[0042] 3)若電動(dòng)汽車充放電曲線位于下垂控制區(qū)，則P=P' ；
[0043] 此種控制方法的評(píng)估方法如下：
[0044] (1)將電動(dòng)汽車的狀態(tài)分為四種：雙向可控狀態(tài)，充電可控狀態(tài)，反供電可控狀 態(tài)，不可控狀態(tài)，處于雙向可控狀態(tài)的電動(dòng)汽車可以調(diào)節(jié)充放電功率；處于充電可控狀態(tài)的 電動(dòng)汽車可以調(diào)節(jié)充電功率，而不能進(jìn)行反供電；處于反供電可控狀態(tài)的電動(dòng)汽車可以調(diào) 節(jié)反供電功率，而不能進(jìn)行充電；處于不可控狀態(tài)的電動(dòng)汽車的充放電功率不可控；
[0045] (2)確定各輛電動(dòng)汽車的狀態(tài)，若電動(dòng)汽車充放電曲線位于充放電可行域內(nèi)，則處 于雙向可控狀態(tài)；若電動(dòng)汽車充放電曲線位于上邊界，則處于反供電可控狀態(tài)；若電動(dòng)汽 車充放電曲線位于下邊界，則處于充電可控狀態(tài)；若電動(dòng)汽車處于非?？繝顟B(tài)或其充放電 曲線位于強(qiáng)制充電邊界，則處于不可控狀態(tài)；
[0046] (3)根據(jù)每輛電動(dòng)汽車的狀態(tài)將其分為四個(gè)群，雙向可控群，充電可控群，反供電 可控群和不可控群；
[0047] (4)根據(jù)動(dòng)態(tài)分群結(jié)果評(píng)估電動(dòng)汽車頻率響應(yīng)能力，包括以下步驟：
[0048] 計(jì)算電動(dòng)汽車負(fù)荷的充放電功率和其上下邊界；
[0049] 對(duì)于屬于雙向可控群的電動(dòng)汽車，其功率上邊界，功率下邊界為P_;對(duì)于屬 于充電可控群的電動(dòng)汽車，其功率上邊界為P_，功率下邊界為〇 ;對(duì)于屬于反供電可控群 的電動(dòng)汽車，其功率上邊界為〇,功率下邊界為？_;對(duì)于屬于不可控群的電動(dòng)汽車，其功率 上、下邊界均為實(shí)際充放電功率；
[0050] 電動(dòng)汽車負(fù)荷充放電功率及其上下邊界計(jì)算方式為：
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