[发明专利]基于电动汽车与温控负荷聚合体响应的频率协调控制方法

说明书

本发明涉及一种基于电动汽车与温控负荷聚合体响应的频率协调控制方法，包括下列步骤：识别电力系统的响应需求DP，确定当前在网的可控电动汽车与温控负荷及其工作状态；构建单体电动汽车与热泵的可控域，并计算电动汽车状态标识SOB与热泵状态标识SOT；计算负荷的聚合体参数；计算使参数R_EV与R_HP变为0需要的汽车和热泵总功率改变量DPR0_EV与DPR0_HP；计算下发至电动汽车的调节信号DP_EV与下发至热泵的调节信号DP_HP的备选值；检验DP_EV和DP_HP的备选值是否超出聚合体的频率调节能力范围，若超出则进行修正，确定DP_EV和DP_HP最终值并发生至电动汽车聚合体与温控负荷聚合体。

技术领域

本发明属于可控负荷的需求侧响应控制领域，尤其涉及一种基于电动汽车与温控负荷聚合体响应能力的电力系统频率协调控制方法。

背景技术

近些年来随着新能源技术的不断发展，风力发电、光伏发电等新能源在电网中的渗透率不断上升。通常电网的稳定系统频率限值为50±0.5Hz，然而风电出力的随机性和不确定性会导致电网频率波动，影响系统稳定运行。传统发电厂的自发电控制受机组的爬坡率与高运行成本制约。因此，研究人员建议利用电动汽车和温控负荷等柔性可控负荷来参与电网频率调节。

电动汽车相关技术的迅速发展对于解决空气污染及其他环境问题具有重大意义。通过Vehicle-to-Grid(V2G)技术，电动汽车的频率调节能力得到提升。电动汽车的荷电状态State of Charge(SOC)用来指示电动汽车蓄电池电量，避免电池过充或过放。考虑到单体电动汽车各自的响应能力不同，研究人员提出了利用集中式控制根据汽车电池状态来决定汽车的充电功率。

同样，近些年来随着人们环保意识增强，温控负荷(如热泵)的数量迅速增长。热泵是一种灵活的可调节资源，短时间内改变运行状态不影响用户的使用，其动态热力学过程可以用一种简化等值热力学模型来描述。研究人员开发了一种基于优先级序列的集中式控制方法，根据室内温度来决定热泵的运行状态，使得热泵能够以聚合体的形式参与频率调节。

本发明将用户的电动汽车出行需求及温控负荷的温度需求统称为用户需求。在电动汽车和温控负荷参与频率调节过程中其用户需求必须被满足。由于响应负载的数量以及用户需求等多种因素，仅使用电动汽车或温控负荷的频率控制方法容易出现响应能力不足等问题，同时对可控负荷的过度使用容易导致系统出现二次扰动(如大量负荷同步动作，在用户需求约束下同时调整功耗，出行功率反弹)。因此研究人员对同时利用电动汽车和温控负荷进行频率调节的控制方法展开了研究。电动汽车的频率调节能力和响应速度不同于温控负荷，但两种负荷都可以采用直接控制的方法。对于两种可控负荷的协调控制，需要考虑负荷聚合体响应能力的差异，深入挖掘电动汽车和温控负荷的协调性，增强两种可控负荷的频率调节能力，避免对负荷造成过度使用，进而防止频率出现二次扰动。

发明内容

本发明提出一种基于电动汽车(Electric Vehicles，EVs)和温控负荷(Thermostatically Controlled Appliances，TCAs)的电力系统频率协调控制方法。该控制方法使用热泵(HeatPumps，HPs)作为典型温控负荷来参与频率控制，电动汽车采用V2G技术具有充电、放电与闲置(不充不放)三种功率状态。本发明所提出的频率协调控制方法是在温控负荷聚合体与电动汽车聚合体的可用容量相似的基础上开发的，将两种聚合体视为等效的响应资源，引入了一个称为聚合体状态参数(State ofAggregator，SOA)的参数来描述电动汽车和温控负荷的可用响应容量，并指导频率调节信号的确定。本发明的技术方案如下：

一种基于电动汽车与温控负荷聚合体响应的频率协调控制方法，包括下列步骤：

步骤1：识别电力系统的响应需求DP，确定当前在网的可控电动汽车与温控负荷及其工作状态。