一种基于行驶模型的电动汽车参与电网调频调度方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电网调度技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于行驶模型的电动汽 车参与电网调频调度方法。
【背景技术】
[0002] 电动汽车在环保方面的优势，是传统汽车无法比拟的，受到了全世界范围的广泛 关注。随着电池设备、驱动技术的不断发展，促使电动汽车飞速发展。大量电动汽车接入电 网，对电网的负荷承受能力带来了巨大的挑战，影响了电网的安全运行。随着电动汽车充放 电设备技术发展逐渐成熟，将电动汽车纳入电网调度成为了新的研究趋势。
[0003] 电动汽车电池能够在短时间内快速响应电网频率需求，通过对大量电动汽车的调 度，可以帮助电网改善其运行特性。国内外对于电动汽车参与调频服务的调度方法研究较 多，但是考虑汽车用户行驶模型的调度方法即电动汽车参与电网调频调度过程中优先考虑 电动汽车用户的行驶需求的优化解决方法研究较少。在电网对参与调频服务的电动汽车调 度过程中，大多忽略电动汽车流动性的特点，而只是在电动汽车长时间接入电网的整个调 度循环周期结束时保证电动汽车的电量需求。这样将导致电动汽车在调度周期结束之前离 开时，电池电量不能保证电动汽车下一段旅程的需求，这将影响电动汽车用户的日常生活。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于行驶模型的电动汽车参与 电网调频调度方法，在满足电动汽车出行需求电量的基础上，尽可能地增加电动汽车集群 收益，减小对某辆电动汽车电池大幅度的使用。
[0005] 为实现上述发明目的，本发明一种基于行驶模型的电动汽车参与电网调频调度方 法，其特征在于，包括以下步骤：
[0006] (1)、计算各电动汽车的期望SOCexp
[0007] (I. 1)、将控制中心监测管辖内的电动汽车接入充电粧；
[0008] (1.2)、控制中心根据各电动汽车的行驶数据，分别计算出每台电动汽车的期望 SOCexp;
[0009] (2)、控制中心确定出每台电动汽车的当前状态
[0010] 调度开始时，控制中心将每台电动汽车的当前SOC与该台电动汽车的期望SOCexp 进行比较，如果SOC < SOCmp，该电动汽车处于充电状态，则在电池有效容量范围内对电动 汽车进行快速率充电，并进入下一轮的调度；如果SOC > SOCexp，该电动汽车处于参与调频 状态，并进入步骤（3);
[0011] (3)、控制中心对处于参与调频状态的电动汽车进行调度
[0012] (3. 1)、电网每隔时间T向控制中心发送调频信号，控制中心根据调频信号和电动 汽车的当前S0C，组织电动汽车电池容量跟踪调频信号；
[0013] 控制中心再通过协调电动汽车总收益和跟踪调频信号的精度，由式（1)~（6)计 算出参与调频的电动汽车的总容量Rcipt (t);
[0014]
[0020] 其中U (t)是参与调频的电动汽车总收益；Rcipt (t)是t时刻参与调频的电动汽车总 容量；是t时刻第η辆电动汽车参与调频的容量；N表示控制中心调度参与调频的电 动汽车数量；Prag (t)和I^ha (t)是调频容量价格和节点电价；α、β、γ为权重系数；XS (t) 表示调频信号，X表示调频信号的正负取值，当X = 1时，电动汽车参与下调服务，当X = -1 时，电动汽车参与上调服务；SOCn⑴表示第η辆电动汽车t时刻的电池 SOC状态； 表示第η辆电动汽车期望的电池 SOC状态；表示第n辆电动汽车电池有效范围的最 大值；表示第η辆电动汽车t时刻可参与调频服务充放电的功率值；#二和#二 分别表示第η辆电动汽车充放电功率的最小值和最大值；
[0021] (3. 2)、控制中心将步骤（3. 1)计算得到的总容量按照电动汽车电池可用容量的 范围，通过式（7)~（12)计算分配给每台电动汽车，分配完成后，每台电动汽车中参与调频 的容量占可用容量的百分比最小；
[0028] 其中，J(t)表示电动汽车参与调频容量占可用容量百分比之和；Rn(t)表示t时刻 控制中心分配给第η辆电动汽车参与调频的容量；S0Cn(t)和S0Cn(t-l)表示第η辆电动汽 车t时刻和t-ι时刻的电池 SOC状态；see:表示第n辆电动汽车电池有效范围的最大值； PRn(t)表示第η辆电动汽车t时刻参与调频服务充放电的功率值；
[0029] (3.3)、控制中心将总容量Ut)分配完成后，结束本次调度，并返回步骤（2)，待 接收到T+1时刻的调频信号后，进行下一轮调度。
[0030] 本发明的发明目的是这样实现的：
[0031] 本发明基于行驶模型的电动汽车参与电网调频调度方法，通过协调跟踪调频信号 精度和电动汽车的总收益计算电动汽车参与调频总容量，在稳定电网频率的同时使得电动 汽车总收益最大。然后，根据电动汽车可用容量范围，将计算得到的总容量公平分配给参与 调频的电动汽车，这样非常好的满足了电动汽车的需求电量，方便了电动汽车用户的随时 出行需求，可以激励更多的用户参与到调频服务中。
[0032] 同时，本发明基于行驶模型的电动汽车参与电网调频调度方法还具有以下有益效 果：
[0033] (1)、本发明通过协调电动汽车总收益和调频信号跟踪精度，在稳定电网频率的基 础上，实现了电动汽车总收益的最大化；
[0034] (2)、根据电动汽车可用容量的不同给电动汽车分配调频容量，不仅满足了电动汽 车用户行驶需求，还减少了对某一辆电动汽车电池的大幅度使用，同时保护了电池。
【附图说明】
[0035] 图1是本发明基于行驶模型的电动汽车参与电网调频调度方法的流程图；
[0036] 图2是本发明中，电动汽车集群跟踪调频信号图；
[0037] 图3是对比案例中，电动汽车集群跟踪调频信号图；
[0038] 图4是本发明中，电动汽车电量随时间变化图；
[0039] 图5是对比案例中，电动汽车电量随时间变化图。
【具体实施方式】
[0040] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行描述，以便本领域的技术人员更好地 理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许 会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
[0041] 实施例
[0042] 图1是本发明基于行驶模型的电动汽车参与电网调频调度方法的流程图。
[0043] 在本实施例中，如图1所示，本发明基于行驶模型的电动汽车参与电网调频调度 方法，包括以下步骤：
[0044] S1、读取电动汽车的行驶数据
[0045] 在本发明中，控制中心监测管辖内的电动汽车均采用通勤电动汽车，当电动汽车 停入充电站接入到充电粧时，控制中心可读取到电动汽车的行驶数据和当前的SOC ;
[0046] S2、计算电动汽车行驶时每公里的能耗量Eni
[0047] Eni= E · η
[0048] 其中，E表示电动汽车标准能耗值，η表示电动汽车电池放电效率；
[0049] S3、计算电动汽车行驶时的日需求电量De
[0050] De= Md*En
[0051] 其中，Md为电动汽车的日行驶距离，可以通过对电动汽车在一个月内的行驶数据 求均值得到；
[0052] S4、计算电动汽车的期望SOCexp
[0053] SOCexp= SOC n*20% +DE/C+En*l/C
[0054] 其中，SOCnS电动汽车电池的有效容量，C表示电池总容量，可以在电池的产品说 明书中读取；在本实施例中，通勤电动汽车电池的有效容量范围为20%~95% ;
[0055] S5、控制中心确定出每台电动汽车的当前状态
[0056] 调度开始时，控制中心将每台电动汽车的当前SOC与该台电动汽车的期望SOCexp 进行比较，如果SOC < SOCmp，该电动汽车处于充电状态，则在电池有效容量范围内对电动 汽车进行快速率充电，并进入下一轮的调度；如果SOC > SOCexp，该电动汽车处于参与调频 状态，并进入步骤S6 ;以此确定出所有电动汽车的当前状态；
[0057] S6、控制中心对处于参与调频状态的电动汽车进行调度
[0058] S6. 1)、电网每隔时间T向控制中心发送调频信号，控制中心再根据调频信号和电 动汽车的当前S0C，组织电动汽车电池容量跟踪调频信号；
[0059] 控制中心再通过协调电动汽车总收益和跟踪调频信号的精度，由式（1)~（6)计 算出参与调频的电动汽车的总容量R cipt (t);
[0060]
L0066」 共中U⑴是参与调频的电动η半总叹蓝；Kcipt⑴是t时刻参与调频的电动η半总 容量；尺丨，,(0是t时刻第η辆电动汽车参与调频的容量；N表示控制中心调度参与调频的电 动汽车数量；Prag (t)和I^ha (t)是调频容量价格和节点电价；α、β、γ为权重系数；XS (t) 表示调频信号，X表示调频信号的正负取值，当X = 1时，电动汽车参与下调服务，当X = -1 时，电动汽车参与上调服务；SOCn⑴表示第η辆电动汽车t时刻的电池 SOC状态；SOC; 表示第η辆电动汽车期望的电池 SOC状态；表示第n辆电动汽车电池有效范围的最 大值；表示第η辆电动汽车t时刻可参与调频服务充放电的功率值；PiCn和