[发明专利]基于模型预测的电动汽车调频控制策略

说明书

本发明涉及一种基于模型预测的电动汽车调频控制策略，属于智能电网领域。该策略包括步骤：电网调控中心从区域变电站获取负荷扰动和频率波动信息，从EVA获取区域内接入电网的EV信息；EVA收集区域内接入电网参与系统调频的电动汽车参与调频时间段、SOC和可控容量信息；接入电网EV的SOC根据是否达到分组标准SOC_m，分为放电组或充电组；EVA将EV信息上报给电网调控中心，电网调控中心根据频率波动和EV信息将系统所需调频功率分配给EVA，通过EVA下达指令给入网EV，EV接受指令通过充放电达到调整频率的目的。本发明能够合理分配电动汽车集群调频功率，控制电动汽车充放电转换次数，有效实现区域频率调整。

技术领域

本发明属于智能电网领域，涉及一种基于模型预测的电动汽车调频控制策略。

背景技术

新能源的间歇性并网具有较强的波动性，给电力系统的频率稳定带来巨大挑战。电力系统调频过程中，由于传统机组爬坡率高、响应速度慢，无法及时调整可再生能源间歇性波动带来的频率变化。为此，许多新兴技术如太阳能，风能和储能技术开始运用于电网系统调。其中电动汽车与电网互动技术(vehicle-to-grid,V2G)作为电网的技术辅助备用可应用于电力系统频率调整。电动汽车(electric vehicle,EV)作为可移动性储能，参与频率调整的优点是响应信号速度快，在电动汽车大规模发展的背景下有利于资源充分利用。现有文献从全球视野分析，电动汽车参与系统调频对未来100年内全球能量需求的影响。另有文献指出由于电动汽车的快速响应特质，随着其快速发展，电网未来对发电端短期调频备用的需求将逐渐减小。还有文献指出通过电动汽车的调频潜力计算电动汽车的调频容量，利用调频市场调频竞价机制参与系统调频。

电动汽车集群(EV aggregator,EVA)用于分配调控指令到区域内具体可控的电动汽车。而集群调频出力由系统分配的调频功率和集群内实时参与调频的电动汽车数量共同决定。现有文献以电动汽车数量充足为前提，采取固定的分配比例分配调频功率给电动汽车集群。但是当电网调频系统中电动汽车数量有限，造成可参与系统调频的电动汽车集群可控容量不足，电动汽车集群无法输出所需的调频功率，进而可能加剧系统频率波动。电动汽车可控容量评估作为分配调频功率技术基础应用于电网辅助调频服务，对调频效果具有决定性影响。另有文献建立电池集群可用容量模型，通过梯次利用参与微网V2G服务。还有文献采用排队理论预测电动汽车集群的可控容量，分别给出上调频可控容量和下调频可控容量随时间的变化。

系统调频过程中，由于电动汽车用车随机性，其参与调频的可控容量随时在变化，如果采用固定比例，若系统分配的调频功率大于电动汽车可输出功率，则调频效果不佳；若系统分配的调频功率小于电动汽车可输出功率，则造成电动汽车资源浪费。故分配给电动汽车集群的调频功率决定频率调整的质量，应根据电动汽车可控容量的变化对其分配比例进行实时调整。

此外，电动汽车参与调频过程中，电池充放电次数成为V2G技术应用于调频辅助服务的关键障碍。此外，还有文献考虑了放电深度与可控容量的关系，放电深度越大，相应可控容量越多。还有文献中电动汽车集群可控容量作为调频功率分配基础，参与系统调频。但是模型以集群为基础，忽略集群内电动汽车个体对储能电池的充放电次数要求。而电动汽车频繁充放电对电池带来的损害很大程度上影响车主参与系统调频服务的积极性，不利于V2G技术的推广。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于模型预测的电动汽车调频控制策略。本发明将参与调频的电动汽车分为放电组和充电组，通过控制调频过程中电动汽车在充放电组间的转换次数，以实现充放电次数控制，并在此基础上，提出基于预测电动汽车集群可控容量的调频功率分配方案。对下一时刻电动汽车可控容量作出预测，上报电网调控中心。电网调控中心根据EVA上报可控容量分配调频功率，以降低电动汽车突然脱离电网带来的调频风险。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

基于模型预测的电动汽车调频控制策略，该策略包括以下步骤：