链式通信电动汽车群体共享决策调频交易方法及系统与流程

本发明涉及智能电网领域，特别涉及一种链式通信电动汽车群体共享决策调频交易方法及系统。

背景技术：

随着能源互联网的发展，区块链、5g、跨平台移动互联等新技术场景将在未来的智慧能源系统中大规模应用，电网的计算和运行形态正在发生深刻的变化。电动汽车作为兼具交通和电力属性的跨平台工具，将在未来能源互联网的布局中占据举足轻重的地位和作用。

电动汽车既是具有节能环保优点的交通工具，同时又具有储能的属性。研究表明，电动汽车在一天24小时中只有2～4小时是行驶在路面上的，即一天中的大部分时间电动汽车都是停在车库中的。当电动汽车在电网中的渗透率足够高时，这些电动汽车总的储能容量就相当大了。从一方面看，这些电动汽车将给电网带来巨大的不可预测的新增负荷；而从另一方面看，如果利用好这些大量闲置的电动汽车，对电动汽车群的充放电进行有序的规划和控制，则电动汽车不仅不会给电网带来负担，还能够成为电网调节自身频率的有效工具。

因此，如何利用这些闲置的电动汽车，并对电动汽车群的充放电进行有序的规划和控制是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

基于上述技术难题，本发明提供一种链式通信电动汽车群体共享决策调频交易方法，通过对现有闲置的电动汽车的充放电进行有序的规划和控制，以辅助电网进行调频服务。

本发明提供的链式通信电动汽车群体共享决策调频交易方法，该调频方法应用于共享决策调频系统中，该共享决策调频系统包括管理平台和多辆电动汽车，所述调频方法包括以下步骤：

s1、将所有电动汽车按照链式结构进行有序通信连接构成电动汽车群体，同时将管理平台与电动汽车群体中首端或(和)末端的电动汽车通信连接，并将电动汽车群体中首端或末端的电动汽车记为第一辆电动汽车；

s2、设置电网调频服务周期，通过管理平台计算电网的调频容量需求，并将所计算出来的电网调频容量需求数据传输给所述第一辆电动汽车；

s3、第一辆电动汽车根据选择的服务策略计算调频服务功率，并根据所述步骤s2传输的电网调频容量需求数据计算扣除当前电动汽车自身调频服务功率的电网调频容量需求数据，同时将当前电动汽车序号、当前电动汽车调频服务功率和扣除当前电动汽车自身调频服务功率的电网调频容量需求数据记录在账本上进行保存并传输给第二辆电动汽车；

s4、根据所述步骤s3的操作，第二辆电动汽车将当前电动汽车序号、当前电动汽车调频服务功率和扣除当前电动汽车自身调频服务功率的电网调频容量需求数据记录在账本上保存并传输给第三辆电动汽车，同时将账本反向传递给第一辆电动汽车上保存，以此类推，直至将电网调频容量需求传输至最后一辆电动汽车；

s5、最后一辆电动汽车根据选择的服务策略计算调频服务功率，并根据上一辆电动汽车传输的电网调频容量需求数据计算扣除当前电动汽车自身调频服务功率的电网调频容量需求数据，同时将当前电动汽车序号、当前电动汽车调频服务功率和扣除当前电动汽车自身调频服务功率的电网调频容量需求数据记录在账本上进行保存，同时将账本反向依次传递直至第一辆电动汽车上并分别保存；

s6、当第n辆电动汽车接出电网时，计算第n辆电动汽车的调频奖金并将奖金数值记录在账本上保存，然后将第n辆电动汽车的账本进行正向传递直至第一辆电动汽车和反向传递直至最后一辆电动汽车，其他电动汽车均对第n辆电动汽车的账本真实性进行投票并将投票结果传回管理平台，管理平台根据第n辆电动汽车的账本投票结果决定是否给予奖励。

优选的，所述步骤s2中电网调频容量需求的计算公式可表示为：

δp＝q·(fg-fn)(1)

式(1)中，q是调频系数，fg是电网当前频率，fn是电网额定频率。

优选的，所述步骤s3中的服务策略包括需求优先、适度贪婪和贪婪优先，其中需求优先是指电动汽车优先考虑电量需求且不参与辅助调频服务；适度贪婪是指电动汽车考虑参与辅助调频服务但不积极参与；贪婪优先是指电动汽车优先考虑参与辅助调频服务。

优选的，所述步骤s3中，当电动汽车的服务策略为贪婪优先或适度贪婪模式时，则当前电动汽车计算自身的调频服务频率，然后将扣除自身调频服务频率后的调频容量需求数据保存在账本中并传递给下一辆电动汽车，否则当前电动汽车将所接收的调频容量需求数据直接传递给下一辆电动汽车。

优选的，所述步骤s3和步骤s5中电动汽车调频服务功率pj的计算公式可表示为：

式(2)中，j表示电动汽车序号，pjc,n表示该电动汽车的额定充电功率，pjd,n表示该电动汽车的额定放电功率，ej在电网频率小于其额定值时表示该电动汽车当前剩余电量，ej在电网频率大于其额定值时表示该电动汽车剩余可充电容量，其中表示该电动汽车动力的电池额定容量，socj表示该电动汽车的电池电量剩余百分比。

优选地，所述步骤s6中电动汽车调频奖金的计算公式可表示为：

bonus＝γ·pj·tserv(3)

式(3)中，γ为调频电价，tserv表示该电动汽车的在网服务时间。

优选地，所述账本的记录内容包括：当前电动汽车序号、当前电动汽车调频服务功率、扣除当前电动汽车调频服务功率的电网调频容量需求和当前电动汽车的调频奖金。本实施例中，通过将所述电动汽车的账本记录内容进行正向传递或反向传递，使得所述电动汽车群体中每一台电动汽车上均有所有电动汽车的账本数据，为实现后期账本投票提供了数据支撑。

优选地，所述步骤s6中其他电动汽车对第n辆电动汽车的账本真实性进行投票的具体实现方式为：当其他电动汽车本地账本上有第n辆电动汽车账本数据且该账本数据的调频奖金与本地账本上计算出的第n辆电动汽车应得调频奖金数额相同时，则投票赞成；当其他电动汽车本地账本上有第n辆电动汽车账本数据且该账本数据的调频奖金与本地账本上计算出的第n辆电动汽车应得调频奖金数额不同时，则投票反对；当其他电动汽车本地账本上没有第n辆电动汽车账本数据时，则投票弃权。

优选地，当所述步骤s1中管理平台与电动汽车群体中首端或末端的电动汽车通信连接时，投票结果以反向传递方式传回至管理平台；当所述步骤s1中管理平台与电动汽车群体中首端和末端的电动汽车通信连接时，投票结果按照就近原则以反向传递或正向传递方式传回至管理平台。

一种链式通信电动汽车群体共享决策调频系统，包括管理平台和多辆电动汽车，所述电动汽车中设有用于计算调频服务功率和用于计算调频奖金的第一计算单元，以及用于判断电动汽车服务策略模式和用于判断电动汽车本地账本是否存有其他电动汽车账本数据的判断单元，所述管理平台中设有用于计算电网调频容量需求的第二计算单元和用于对电动汽车投票结果进行判定并根据判定结果对调频服务进行结算的结算单元，多辆电动汽车均按照链式结构有序通信连接构成电动汽车群体，管理平台与所述电动汽车群体中首端或(和)末端的电动汽车通信连接。

与现有技术比较，本发明的一种链式通信电动汽车群体共享决策调频交易方法及系统，为随时接入电网或随时接出电网的电动汽车群体提供了一种有效的共享决策调频交易方法，通过链式结构传导通信，使得电动汽车群体的节点数量可任意增减，保证了该调频方法在分布式电动汽车接入场景下极为优秀的可扩充性；每辆电动汽车可根据自身选择的服务策略计算调频服务功率，并以此进行电网的调频服务；并通过将存储的账本记录正向传递和反向传递机制保证了数据的完整性和安全性；同时共享决策投票机制保证了交易数据的不可伪造性，为开放环境下电动汽车群体参与电网调频服务提供了安全的交易机制；本发明通过对现有闲置电动汽车的充放电进行有序的规划和控制，以达到辅助电网调频的目的。

附图说明

图1为本发明链式通信电动汽车群体共享决策调频交易方法流程图；

图2为本发明链式通信电动汽车群体共享决策调频系统结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

参见图1-2，图1为本发明提供的一种链式通信电动汽车群体共享决策调频交易方法的流程图，图2为电动汽车群体共享决策链式通信架构模型示意图。

本发明提供一种链式通信电动汽车群体共享决策调频交易方法，该调频方法应用于共享决策调频系统中，该共享决策调频系统包括管理平台和多辆电动汽车，所述调频方法包括以下步骤：

s1、将所有电动汽车按照链式结构进行有序通信连接构成电动汽车群体，同时将管理平台与电动汽车群体中首端或(和)末端的电动汽车通信连接，并将电动汽车群体中首端或末端的电动汽车记为第一辆电动汽车；

s2、设置电网调频服务周期，通过管理平台计算电网的调频容量需求，并将所计算出来的电网调频容量需求数据传输给所述第一辆电动汽车；

s3、第一辆电动汽车根据选择的服务策略计算调频服务功率，并根据所述步骤s2传输的电网调频容量需求数据计算扣除当前电动汽车自身调频服务功率的电网调频容量需求数据，同时将当前电动汽车序号、当前电动汽车调频服务功率和扣除当前电动汽车自身调频服务功率的电网调频容量需求数据记录在账本上进行保存并传输给第二辆电动汽车；

s4、根据所述步骤s3的操作，第二辆电动汽车将当前电动汽车序号、当前电动汽车调频服务功率和扣除当前电动汽车自身调频服务功率的电网调频容量需求数据记录在账本上保存并传输给第三辆电动汽车，同时将账本反向传递给第一辆电动汽车上保存，以此类推，直至将电网调频容量需求传输至最后一辆电动汽车；

s5、最后一辆电动汽车根据选择的服务策略计算调频服务功率，并根据上一辆电动汽车传输的电网调频容量需求数据计算扣除当前电动汽车自身调频服务功率的电网调频容量需求数据，同时将当前电动汽车序号、当前电动汽车调频服务功率和扣除当前电动汽车自身调频服务功率的电网调频容量需求数据记录在账本上进行保存，同时将账本反向依次传递直至第一辆电动汽车上并分别保存；

s6、当第n辆电动汽车接出电网时，计算第n辆电动汽车的调频奖金并将奖金数值记录在账本上保存，然后将第n辆电动汽车的账本进行正向传递直至第一辆电动汽车和反向传递直至最后一辆电动汽车，其他电动汽车均对第n辆电动汽车的账本真实性进行投票并将投票结果传回管理平台，管理平台根据第n辆电动汽车的账本投票结果决定是否给予奖励。

本实施例的调频方法应用于共享决策调频系统中，将管理平台及与管理平台连接的链式通信连接的电动汽车群共同构成调频系统。其中，管理平台为计算机。管理平台与电动汽车群体中首端或(和)末端的电动汽车建立双向通信，并将电动汽车群体中首端或末端的电动汽车记为第一辆电动汽车，电动汽车节点可任意扩充而无需在管理平台与新增的电动汽车间额外建立通信。其中，电动汽车群体中每台电动汽车只与距离其最近的两台电动汽车进行通信。通信方式可以为无线通讯、4g网络通讯及其他的电力系统通信协议。该通信方式均为现有技术，在此不再赘述。

本实施例的调频方法，通过链式传导通信，使得电动汽车群体节点数量可任意增减，保证了该方法在分布式电动汽车接入场景下极为优秀的可扩充性；每辆电动汽车可根据自身选择的服务策略计算调频服务功率，并以此进行电网的调频服务；并通过将存储的账本记录正向传递和反向传递机制保证了数据的完整性和安全性；同时通过共享决策投票机制保证了交易数据的不可伪造性，为开放环境下电动汽车群体参与电网调频服务提供了安全的交易机制。

进一步地，所述步骤s2中电网调频容量需求的计算公式可表示为：

δp＝q·(fg-fn)(1)

式(1)中，q是调频系数，fg是电网当前频率，fn是电网额定频率。

本实施例中，通过设定不同调频系数q值，从而得到所述共享决策调频系统中电网的总调频容量功率需求值δp。

进一步地，所述步骤s3中的服务策略包括需求优先、适度贪婪和贪婪优先，其中需求优先是指电动汽车优先考虑电量需求且不参与辅助调频服务；适度贪婪是指电动汽车考虑参与辅助调频服务但不积极参与；贪婪优先是指电动汽车优先考虑参与辅助调频服务。

进一步地，所述步骤s3中，当电动汽车的服务策略为贪婪优先或适度贪婪模式时，则当前电动汽车计算自身的调频服务频率，然后将扣除自身调频服务频率后的调频容量需求数据保存在账本中并传递给下一辆电动汽车，否则当前电动汽车将所接收的调频容量需求数据直接传递给下一辆电动汽车。

本实施例中，若电动汽车选择需求优先的服务策略，则电动汽车优先考虑电量需求且不参与辅助调频服务，此时不需要计算该电动汽车自身的调频服务功率；若电动汽车选择适度贪婪或贪婪优先，则此时会计算该电动汽车自身的调频服务功率，并将扣除该电动汽车调频服务功率的调频容量需求数据进行保存或(和)采用正向传递方式进行传输，既保证了数据传输的完整性，也保证了数据传输的速度。

进一步地，所述步骤s3和步骤s5中电动汽车调频服务功率pj的计算公式可表示为：

式(2)中，j表示电动汽车序号，pjc,n表示该电动汽车的额定充电功率，pjd,n表示该电动汽车的额定放电功率，ej在电网频率小于其额定值时表示该电动汽车当前剩余电量，ej在电网频率大于其额定值时表示该电动汽车剩余可充电容量，其中表示该电动汽车动力的电池额定容量，socj表示该电动汽车的电池电量剩余百分比。

本实施例中，所述电动汽车的调频服务功率pj与该电动汽车的额定充电功率、额定放电功率以及该电动汽车当前剩余电量或当前剩余可充电容量有关，通过比较电网实时频率与电网额定频率之间的大小、比较该电动汽车额定充电功率与当前剩余电量或当前剩余可充电容量之间的大小，以及比较该电动汽车额定放电功率与当前剩余电量或当前剩余可充电容量之间的大小，从而获得电动汽车的调频服务功率。

进一步地，所述步骤s6中电动汽车调频奖金的计算公式可表示为：

bonus＝γ·pj·tserv(3)

式(3)中，γ为调频电价，tserv表示该电动汽车的在网服务时间。

进一步的，所述账本的记录内容包括：当前电动汽车序号、当前电动汽车调频服务功率、扣除当前电动汽车调频服务功率的电网调频容量需求和当前电动汽车的调频奖金。本实施例中，通过将所述电动汽车的账本记录内容进行正向传递或反向传递，使得所述电动汽车群体中每一台电动汽车上均有所有电动汽车的账本数据，为实现后期账本投票提供了数据支撑。

进一步的，所述步骤s6中其他电动汽车对第n辆电动汽车的账本真实性进行投票的具体实现方式为：当其他电动汽车本地账本上有第n辆电动汽车账本数据且该账本数据的调频奖金与本地账本上计算出的第n辆电动汽车应得调频奖金数额相同时，则投票赞成；当其他电动汽车本地账本上有第n辆电动汽车账本数据且该账本数据的调频奖金与本地账本上计算出的第n辆电动汽车应得调频奖金数额不同时，则投票反对；当其他电动汽车本地账本上没有第n辆电动汽车账本数据时，则投票弃权。

本实施例中，通过在每一台电动汽车上计算出接出电网电动汽车的调频奖金，并将每一台电动汽车上所计算出来的调频奖金分别与在接出电网电动汽车上计算的调频奖金进行对比后再投票，这种共享决策投票机制保证了交易数据的不可伪造性，为开放环境下电动汽车群体参与电网调频服务提供了安全的交易机制。

进一步的，当所述步骤s1中管理平台与电动汽车群体中首端或末端的电动汽车通信连接时，投票结果以反向传递方式传回至管理平台；当所述步骤s1中管理平台与电动汽车群体中首端和末端的电动汽车通信连接时，投票结果按照就近原则以反向传递或正向传递方式传回至管理平台。

本实施例中，若所述步骤s1中管理平台与电动汽车群体中首端或末端的电动汽车通信连接，当完成对第n辆电动汽车的调频奖金的投票后，所有投票结果均只能通过电动汽车群体中首端或末端的电动汽车传输给管理平台，即只能以反向传递方式传输给管理平台；若所述步骤s1中管理平台与电动汽车群体中首端和末端的电动汽车通信连接，当完成对第n辆电动汽车的调频奖金的投票后，按照就近原则，电动汽车群体中从首端电动汽车起的一半电动汽车投票结果自首端传输给管理平台，而电动汽车群体中从末端电动汽车起的一半电动汽车投票结果自末端传输给管理平台，即以反向传递或正向传递方式将投票结果传回至管理平台，有效提升了数据传输的速度。

本发明还提供一种链式通信电动汽车群体共享决策调频系统，包括管理平台和多辆电动汽车，所述电动汽车中设有用于计算调频服务功率和用于计算调频奖金的第一计算单元，以及用于判断电动汽车服务策略模式和用于判断电动汽车本地账本是否存有其他电动汽车账本数据的判断单元，所述管理平台中设有用于计算电网调频容量需求的第二计算单元和用于对电动汽车投票结果进行判定并根据判定结果对调频服务进行结算的结算单元，多辆电动汽车均按照链式结构有序通信连接构成电动汽车群体，管理平台与所述电动汽车群体中首端或(和)末端的电动汽车通信连接。

本实施例中的链式通信电动汽车群体共享决策调频系统，通过链式结构将多辆电动汽车有序通信连接构成电动汽车群体，并将管理平台与所述电动汽车群体中首端或(和)末端的电动汽车通信连接，使得每辆电动汽车仅与相邻的两台电动汽车进行通信连接，在完成每一次电网调频服务周期后，电动汽车群体节点数量(即电动汽车的数量)均可任意增加或减少，保证了该调频系统在分布式电动汽车接入场景下极为优秀的可扩充性。

以上对本发明所提供的一种链式通信电动汽车群体共享决策调频交易方法及系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。