一种电动汽车分散入网参与电力系统调频的控制方法 |
|||||||
申请号 | CN201510817076.8 | 申请日 | 2015-11-23 | 公开(公告)号 | CN105356459A | 公开(公告)日 | 2016-02-24 |
申请人 | 东南大学; 中国电力科学研究院; | 发明人 | 陈丽娟; 吴甜恬; 李相俊; 汪春; 桑丙玉; 姜宇轩; | ||||
摘要 | 本 发明 公开了一种电动 汽车 分散入网参与电 力 系统调频的控制方法,主要包括以下步骤:(1)V2G控制中心查询该区域参与调频的V2G数量、SOC以及功率限额等信息;(2)调度中心获取各V2G控制中心上报可参与调频容量;(3)V2G控制中心获取调度中心下发的功率命令Pr;(4)根据用户的用车需求,选择相应的V2G参与调频控制方法,如果用户有随时取车的需求且满0.6 频率 ,如果系统频率恢复,则退出调频;否则重复上述步骤,直至系统频率恢复。 | ||||||
权利要求 | 1.一种电动汽车分散入网参与电力系统调频的控制方法,其特征在于,该方法包括如下步骤: |
||||||
说明书全文 | 一种电动汽车分散入网参与电力系统调频的控制方法技术领域[0001] 本发明涉及一种电动汽车分散入网参与电力系统调频方法,属于电动汽车技术领域。 背景技术[0002] 能源危机和环境污染促使了电动汽车行业的快速发展,电动汽车的日益推广,也为电网的发展提供了新的机遇。尤其通过电动汽车-电网互动技术(Vehicle to Grid,V2G)可以实现电网和电动汽车之间的功率流动的获取,电动汽车可以为电网提供一些辅助服务能力。其中,调频被认为是最具有潜力和实践性的服务。 [0003] 考虑到电动汽车作为交通工具,用户的需求是首要目标。在现有的电动汽车参与系统调频中,往往都极少考虑电动汽车用户的使用需求,大都集中考虑电力系统的一次调频,或仅仅考虑了集中式的V2G方式。本发明提出了调度中心与V2G控制中心的功率分配以及V2G控制中心与每辆分散接入的电动汽车功率分配策略。在此基础上,综合考虑了电网、EV以及用户三方面的需求,提出一种电动汽车采用分散接入模式参与系统调频的控制策略,针对不同的用户的行车安排,提出了相应的参与调频控制方法:“随调”模式和“固调”模式。 发明内容[0004] 本发明提供一种电动汽车分散入网参与电力系统调频方法,该方法给出了V2G控制中心与每辆分散接入的电动汽车的功率分配策略。在此基础,基于用户的行车安排,提出了两种调频模式。 [0005] 本发明提出方法,包含如下步骤: [0006] 步骤1),V2G控制中心查询参与调频的V2G数量、荷电状态SOC以及功率限额等信息; [0007] 步骤2),调度中心获取V2G控制中心上报的可参与调频容量Si; [0008] 步骤3),调度中心根据V2G控制中心上报的容量,把调频功率Ptotal按比例分摊,然后各V2G控制中心获取调度中心下发的功率命令Pr; [0009] [0010] 步骤4),V2G控制中心根据用户的用车需求,选择相应的V2G参与调频控制方法。如果用户有随时取车的需求且满0.6 [0011] 步骤5),V2G终端采用“随调”模式,V2G参与一次调频。在获取到电网频率偏移后,根据下垂控制原理制定电动汽车充放电功率Pi,k [0012] Pi,k=K*Δf [0013] 然后如果电动汽车的充放电量Pi,k大于最大充放电功率,则令Pi,k=最大充放电功率后,再输出Pi,k;否则,直接输出Pi,k; [0014] 步骤6),V2G终端采用“固调”模式,根据SOC值,控制V2G在一次调频和二次调频之间切换; [0015] 步骤6.1),如果SOC在[0.6,0.8]这一区间,该电动汽车参与二次调频,进行步骤6.2;否则,该电动汽车参与一次调频,进行步骤6.4; [0016] 步骤6.2),V2G控制中心按比例给电动汽车分配二次调频功率P2,i; [0017] 步骤6.2.1),按照调度中心发布的Pr,计算每辆汽车充放电功率Pi; [0018] 当调度中心发布的Pr为充电功率时,每辆V2G的充电功率Pi为: [0019] Pi=Pr(1-SOCi)/∑(1-SOCi) [0020] 当调度中心发布的Pr为放电功率时,每辆V2G的放电功率Pi为: [0021] [0022] 步骤6.2.2),将每辆汽车充放电功率Pi与最大充放电功率进行比较,如果越限,则令Pi=最大充放电功率,同时在N中排除该编号,由Psum累计汽车达到最大充放电功率的功率总额; [0023] 步骤6.2.3),根据公式Pr=Pr-Psum,获得新的Pr; [0024] 步骤6.2.4),新得到的Pr在新的N中,循环上述的过程,直到被最大限度的分配给V2G; [0025] 步骤6.2.5),给每辆汽车发送功率指令; [0026] 步骤6.3),如果电动汽车的二次调频功率P2,i大于最大充放电功率,令P2,i=最大充放电功率后,输出二次调频功率P2,i;否则,直接输出P2,i; [0027] 步骤6.4),首先在获取到电网频率偏移后,根据下垂控制原理制定电动汽车充/c放电功率Pi,k,其中下垂系数取最大值;然后计算电动汽车的充电功率Pi,根据上述计算结果,得到电动汽车的一次调频功率P1,i [0028] P1,i=Pi,k+Pic [0029] 如果电动汽车的一次调频P1,i大于最大充放电功率,令P1,i=最大充放电功率后,输出一次调频功率P1,i;否则,直接输出P1,i; [0030] 步骤6.5),查询电动汽车的SOC信息,如果电动汽车在参与二次调频的过程中,SOC值<0.6,此时切换到一次调频模式;如果电动汽车在参与一次调频的过程中,SOC值>0.6,此时切换到二次调频模式; [0031] 步骤7),检测系统频率检测系统频率,如果系统频率恢复,则退出调频;否则重复上述步骤,直至系统频率恢复。 [0033] 当SOCimin≤SOCi,k≤SOCiin, 时: [0034]in max [0035] 当SOCi ≤SOCi,k≤SOCi , 时: [0036] [0037] 当SOCi,k≤SOCimin时: [0038]max [0039] 当SOCi,k≤SOCi 时: [0040] [0041] 在上述式中,SOCi,k为k时刻第i辆电动汽车电池的荷电状态;SOCimin为第i辆电max in动汽车允许最小荷电状态;SOCi 为第i辆电动汽车允许最大荷电状态;SOCi 为第i辆电c 动汽车的初始荷电状态;Kmax为最大充/放电下垂系数;K i,k为第i辆电动汽车,在k时刻d 充电下垂系数;Ki,k为第i辆电动汽车,在k时刻放电下垂系数。 [0042] 本发明与现有技术相比,具有如下优点: [0043] 1.针对目前频率信号获取方式中存在信号的可靠性和投资成本这两方面的制衡问题,本分明提出V2G控制中心的概念。将电动汽车分区域,由每个区域的V2G控制中心接受上级调度的指令,保证了频率信号获取可靠性的同时,一定程度上减少了投资成本。 [0044] 2.本发明提出一种V2G控制中心对每辆电动汽车调频功率分配策略。根据比例分摊法,将调频功率分配给该区域各电动车,作为电动汽车参与调频的调频量。 [0045] 3.本发明以用户的需求为首要目标,提出了电动汽车参与调频的两种模式:“随调”模式和“固调模式”。当用户需要随时取用电动汽车时,可以选择“随调”模式,控制电动汽车只参与一次调频;当用户在固定时段内无行车需求时,可以选择“固调”模式,并根据电动汽车的SOC值,控制电动汽车在一次充电调频和二次调频之间切换。附图说明 [0046] 图1 V2G参与电力系统调频的主要流程 [0047] 图2 V2G参与电网调频等效示意图 [0048] 图3 V2G控制中心功率分配流程图 [0049] 图4随调模式下V2G参与一次调频的主要流程 [0050] 图5固调模式下V2G参与一二次调频流程 具体实施方式[0051] 参照图1所示,本发明提供了一种电动汽车分散入网参与电力系统调频的控制方法,其中V2G控制中心与调度中心和V2G之间的通讯信号方向如图2所示,具体包含以下步骤: [0052] 步骤1),V2G控制中心查询参与调频的V2G数量、SOC以及功率限额等信息; [0053] 步骤2),调度中心获取V2G控制中心上报的可参与调频容量Si; [0054] 步骤3),调度中心根据V2G控制中心上报的容量,把调频功率Ptotal按比例分摊,然后各V2G控制中心获取调度中心下发的功率命令Pr; [0055] [0056] 步骤4),V2G控制中心根据用户的用车需求,选择相应的V2G参与调频控制方法。如果用户有随时取车的需求且满0.6 [0057] 步骤5),V2G终端采用“随调”模式,参与一次调频,如图4所示,步骤如下; [0058] 步骤5.1),获取频率波动信号Δf; [0059] 步骤5.2),根据SOC初始值,计算下垂控制系数K; [0060] 步骤5.3),根据步骤4.2的计算结果,确定电动汽车的充放电量Pi,k; [0061] Pi,k=K*Δf [0062] 步骤5.4),如果电动汽车的充放电量Pi,k大于最大充放电功率,令Pi,k=最大充放电功率后,再输出Pi,k;否则,直接输出Pi,k; [0063] 步骤6),V2G终端采用“固调”模式,根据SOC值,控制V2G在一次调频和二次调频之间切换,如图5所示,步骤如下; [0064] 步骤6.1),如果SOC在[0.6,0.8]这一区间,该电动汽车参与二次调频,进行步骤6.2;否则,该电动汽车参与一次调频,进行步骤6.4; [0065] 步骤6.2),V2G控制中心按比例给电动汽车分配二次调频功率P2,i,如图3所示; [0066] 步骤6.2.1),按照调度中心发布的Pr,计算每辆汽车充放电功率Pi; [0067] 当调度中心发布的Pr为充电功率时,每辆V2G的充电功率Pi为: [0068] Pi=Pr(1-SOCi)/∑(1-SOCi) [0069] 当调度中心发布的Pr为放电功率时,每辆V2G的放电功率Pi为: [0070] [0071] 步骤6.2.2),将每辆汽车充放电功率Pi与最大充放电功率进行比较,如果越限,则令Pi=最大充放电功率,同时在N中排除该编号,由Psum累计汽车达到最大充放电功率的功率总额; [0072] 步骤6.2.3),根据公式Pr=Pr-Psum,获得新的Pr; [0073] 步骤6.2.4),新得到的Pr在新的N中,循环上述的过程,直到被最大限度的分配给V2G; [0074] 步骤6.2.5),给每辆汽车发送功率指令; [0075] 步骤6.3),如果电动汽车的二次调频功率P2,i大于最大充放电功率,令P2,i=最大充放电功率后,输出二次调频功率P2,i;否则,直接输出P2,i; [0076] 步骤6.4),V2G参与一次调频; [0077] 步骤6.4.1),获取频率波动信号Δf; [0078] 步骤6.4.2),下垂系数取最大值,计算电动汽车的充放电量Pi,k; [0079] Pi,k=Kmax*Δf [0080] 步骤6.4.3),计算电动汽车的充电功率Pic; [0081] [0082] 步骤6.4.4),根据步骤6.4.3和步骤6.4.4的计算结果,计算电动汽车的一次调频功率P1,i [0083] P1,i=Pi,k+Pic [0084] 步骤6.4.5)如果电动汽车的一次调频功率P1,i大于最大充放电功率,令P1,i=最大充放电功率后,输出一次调频功率P1,i;否则,直接输出P1,i; [0085] 步骤6.5),查询电动汽车的SOC信息,如果电动汽车在参与二次调频的过程中,SOC值<0.6,此时切换到一次调频模式;如果电动汽车在参与一次调频的过程中,SOC值>0.6,此时切换到二次调频模式; [0086] 步骤7),检测系统频率检测系统频率,如果系统频率恢复,则退出调频;否则重复上述步骤,直至系统频率恢复。 [0087] 由于用户需要随时取用汽车,本发明提出的“随调”模式,具体流程如图4所示,其中下垂系数K与SOC具体关系如下:min in [0088] 当SOCi ≤SOCi,k≤SOCi , 时: [0089] [0090] 当SOCiin≤SOCi,k≤SOCimax, 时: [0091] [0092] 当SOCi,k≤SOCimin时: [0093] [0094] 当SOCi,k≤SOCimax时: [0095]min [0096] 在上述式中,SOCi,k为k时刻第i辆电动汽车电池的荷电状态;SOCi 为第i辆电max in动汽车允许最小荷电状态;SOCi 为第i辆电动汽车允许最大荷电状态;SOCi 为第i辆电c 动汽车的初始荷电状态;Kmax为最大充/放电下垂系数;K i,k为第i辆电动汽车,在k时刻d 充电下垂系数;Ki,k为第i辆电动汽车,在k时刻放电下垂系数。 |