[发明专利]集群电动汽车V2G控制策略

说明书

技术领域

本发明涉及智能电网技术领域，尤其涉及集群电动汽车V2G控制策略。

背景技术

为了缓解日益突出的环境能源问题，风力发电、光伏发电技术等可再生清洁能源接入电网比例日益增高，有效处理大规模新能源接入电网引入的波动性将是一份十分艰巨的挑战性任务。为了平抑功率波动给电网造成的负面影响，需要增加电网中传统发电单元的备用容量，这无疑降低了可再生能源所带来的经济和环境方面的价值。

随着智能电网技术的不断发展，需求侧响应(Demand Response,DR)被用来解决大规模可再生能源入网问题。通过先进的通信手段，大量分布在用户侧的工业、商业、居民负荷可以作为电网的可控负荷资源，采用相应的控制手段和控制策略，在不影响用户舒适度的前提下，减少或者增加用电负荷，实现与电网的友好互动。单台居民负荷的容量很小并且分布广泛，电网直接对其进行控制难度很大并且将加剧通信负担，因此一种有效的方式就是将大量的用户负荷聚集在一起由负荷控制中心(Load Aggregator,LA)统一控制，形成一定的规模。容量参与到电力系统运行当中，比如参与到辅助服务市场等，其作为“虚拟发电机”(Virtual Power Plant,VPP)和传统的发电单元相似。LA充当电网和用户之间“中间人”的角色，代表用户和电力系统进行交互。

电动汽车(Electric Vehicles,EVs)是一种优良的可控资源。由于车载先进的双向电力电子变换器，电动汽车不仅从电网汲取电能，还可以在电网需要的时候将电能回馈给电力系统，即所谓的电动汽车到电网(Vehicle to Grid,V2G)技术。

发明内容

基于此，本发明提供了一种集群电动汽车V2G控制策略。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

集群电动汽车V2G控制策略，包括以下步骤：

S101：建立单台电动汽车的设备级迟滞控制模型；

S102：提出集群电动汽车状态优先综合指标；

S103：提出一种考虑电动汽车优先状态的集群电动汽车V2G控制方法。

与一般控制策略相比，该方法能够控制集群电动汽车精确、快速地跟踪电力系统调度机构给出的在可控容量范围之内的功率目标。

所述步骤S101具体为：

假设第i辆电动汽车入网时间和用户设定的预计离开时间分别为电动汽车的平均充电曲线可以由下式表示：

式中，表示电动汽车的平均充电功率；为电动汽车电池容量；分别为电动汽车入网时刻SOC状态和用户设定离网时刻的SOC充电需求；η_i为电动汽车充放电效率。

根据电动汽车用户的充电需求，电动汽车i接入电网的最短充电时间需求为

式中表示电动汽车额定充电功率。若用户定义的充电时间则该电动汽车接入电网时刻即以额定功率开始充电直到离开电网，在充电过程中电动汽车充放电状态不可控。因此，本发明定义电动汽车i可控系数C_i：

由上式可以看出，当C_i≤1时，该电动汽车的充电状态为不可控；当C_i>1时，电动汽车的充放电状态可控，且可控系数越大，电动汽车的控制方式越灵活。

假设电动汽车可控系数C_i>1，类比温控负荷控制模型，假设电动汽车用户可以接受的最终充电结果误差为±δ_i，则上下边界曲线可由下式表示：

假设s(t)为电动汽车t时刻充放电状态：

则电动汽车实际充电动态过程可以表示为：

式中表示SOC变化率。

为了详细描述电动汽车状态切换的过程，定义电动汽车充电能量状态εⁱ(t)：

则在电动汽车没有应用控制策略的情况下，电动汽车自然状态切换过程可以由下式表示：

因为可控系数Cⁱ>1，可得即实际充电轨迹必然会触碰到上边界。当电动汽车实际充电轨迹触碰到上边界时候，电动汽车状态切换为闲置状态,当电动汽车充电轨迹触碰到下边界的时候，电动汽车状态切换为充电状态。

所述步骤S102具体为：

假设电动汽车集群在t时刻自然充电功率大小为P₀(t)，N为当前时刻可控电动汽车的数目，其计算方法如下式所示：