一种电动汽车聚合商参与调频的投标方法及装置与流程

本申请涉及电力市场领域，尤其涉及一种电动汽车聚合商参与调频的投标方法及装置。

背景技术：

随着电网中可再生能源比例的增加，其出力的不确定性与波动性，使得电力系统对频率调节能力的需求也在增加，而现有调频技术中，当电网的频率一旦偏离额定值时，电网中机组的控制系统就自动地控制机组有功功率的增减，限制电网频率变化，使电网频率维持稳定，若仅靠传统的发电机组对电网进行调频，调频方式单一且固定，容易导致电机组的磨损加重、煤耗增加等缺点。

技术实现要素：

本申请实施例提供了一种电动汽车聚合商参与调频的投标方法及装置，用于解决现有技术中仅靠传统的发电机组对电网进行调频，调频方式单一且固定的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种电动汽车聚合商参与调频的投标方法，所述方法包括：

根据电动汽车电池的退化成本和调频的调度成本，生成第一目标函数，基于所述第一目标函数建立所述投标方法的下层模型，所述下层模型均满足所述电动汽车电池的功率约束、充放电状态约束和荷电状态约束；

根据所述电动汽车电池的调频容量收益和调频里程收益，及聚合商在能量市场的收益，生成第二目标函数，基于所述第二目标函数建立所述投标方法的上层模型，所述上层模型均满足能量市场投标容量约束和调频市场投标容量约束；

分别设置所述上层模型和所述下层模型的时间尺度，基于预置软件对所述第一目标函数和所述第二目标函数进行计算，得到所述电动汽车电池的投标量。

可选地，所述第一目标函数为：

式中，cost为所述聚合商的成本，为所述电动汽车电池的退化成本，dci,j为所述电动汽车电池的每区段的边际退化成本，为所述电动汽车电池的每区段的放电功率，为所述电动汽车电池的调频的调度成本。

可选地，所述第二目标函数为：

profit＝income^cap+income^mil+income^ch；

式中，profit为所述聚合商的收益，income^cap为所述电动汽车电池的调频容量收益，income^mil所述电动汽车电池的调频里程收益，income^ch为所述聚合商在能量市场的收益。

可选地，所述功率约束包括：

式中，为所述电动汽车电池的功率，为所述电动汽车电池的充电功率，为所述电动汽车电池的放电功率，为所述电动汽车电池的每区段的放电功率，为所述电动汽车电池的每区段的充电功率。

可选地，所述充放电状态约束包括：

式中，为所述电动汽车电池处于充电状态，为所述电动汽车电池处于放电状态。

可选地，所述荷电状态约束包括：

式中，soci,τ为所述电动汽车电池i在τ时刻的荷电状态值，soci,τ-1所述电动汽车电池i在τ-1时刻的荷电状态值，为所述电动汽车电池的充电效率，所述电动汽车电池的充电效率，δτ为时间差，所述电动汽车电池i的最小荷电值，所述电动汽车电池i的最大荷电值，所述电动汽车电池i日常运行所需荷电值，为所述电动汽车电池i离开充电桩的时间。

可选地，所述能量市场投标容量约束为：

式中，为所述聚合商在能量市场的投标量，pi^max为所述电动汽车电池i的充放电最大值，为所述电动汽车电池i离开充电桩的时间，为所述电动汽车电池i接入所述聚合商的时间。

可选地，所述调频市场投标容量约束包括：

式中，为所述电动汽车电池i的上调频投标容量，t为调频时间，为所述电动汽车电池i的下调频投标容量，为所述电动汽车电池i的最大下调频容量，所述电动汽车电池i的最大上调频容量，为所述电动汽车电池i离开充电桩的时间，为所述电动汽车电池i接入所述聚合商的时间。

可选地，所述分别设置所述上层模型的和所述下层模型的时间尺度包括：

设置所述上层模型的时间尺度为一个小时；

设置所述下层模型的时间尺度为五分钟。

本申请第二方面提供一种电动汽车聚合商参与调频的投标装置，所述装置包括：

第一建模单元，用于根据电动汽车电池的退化成本和调频的调度成本，生成第一目标函数，基于所述第一目标函数建立所述投标方法的下层模型，所述下层模型均满足所述电动汽车电池的功率约束、充放电状态约束和荷电状态约束；

第二建模单元，用于根据所述电动汽车电池的调频容量收益和调频里程收益，及聚合商在能量市场的收益，生成第二目标函数，基于所述第二目标函数建立所述投标方法的上层模型，所述上层模型均满足能量市场投标容量约束和调频市场投标容量约束；

计算单元，用于分别设置所述上层模型的和所述下层模型的时间尺度，基于预置软件对所述第一目标函数和所述第二目标函数进行计算，得到所述电动汽车电池的投标量。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请实施例中，提供了一种电动汽车聚合商参与调频的投标方法，包括：根据电动汽车电池的退化成本和调频的调度成本生成第一目标函数，基于第一目标函数建立下层模型，下层模型均满足电动汽车电池的功率约束、充放电状态约束和荷电状态约束；根据电动汽车电池的调频容量收益和调频里程收益和聚合商在能量市场的收益生成第二目标函数，基于第二目标函数建立上层模型，上层模型均满足能量市场投标容量约束和调频市场投标容量约束；分别设置上层模型的和下层模型的时间尺度，基于预置软件对两个目标函数进行计算得到电动汽车电池的投标量。

本申请的电动汽车聚合商参与调频的投标方法，通过电动汽车电池的退化成本和调频的调度成本生成投标方法的目标函数，并建立投标方法的下层模型，考虑了参与调频的电动汽车电池在调频时的退化成本，使得电动汽车的利益能够得到保障，同时通过电动汽车电池的调频容量收益和调频里程收益和聚合商在能量市场的收益生成第二目标函数，并建立投标方法的上层模型，保证了参与调频的聚合商的收益，激励了更多的电动汽车电池参与调频，最后，分别设置了上层模型和下层模型的时间尺度，通过设立多时间尺度并根据预置的软件对上下层模型进行计算，得到最优的电动汽车电池的投标量，解决了现有技术中仅靠传统的发电机组对电网进行调频，调频方式单一且固定的技术问题。

附图说明

图1为本申请实施例中一种电动汽车聚合商参与调频的投标方法的实施例一的流程示意图；

图2为本申请实施例中一种电动汽车聚合商参与调频的投标方法的实施例二的流程示意图；

图3为本申请实施例中在聚合商不提供和提供电动汽车电池的退化成本补偿仿真比较示意图，聚合商在能量市场的投标情况及电动汽车荷电状态的比较示意图；

图4为本申请实施例中在聚合商不提供和提供电动汽车电池的退化成本补偿的情况下，聚合商在调频市场的投标情况比较示意图；

图5为本申请实施例中电动汽车电池每小时以及每5分钟的退化成本的仿真比较示意图；

图6为本申请实施例中在11个小时内按照小时为时间尺度计算电动汽车电池的退化成本的示意图；

图7为本申请实施例中一种电动汽车聚合商参与调频的投标装置的实施例结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种电动汽车聚合商参与调频的投标方法及装置，解决了现有技术中仅靠传统的发电机组对电网进行调频，调频方式单一且固定的技术问题。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，本申请实施例中一种电动汽车聚合商参与调频的投标方法的实施例一的流程示意图。

本实施例中的一种电动汽车聚合商参与调频的投标方法，包括：

步骤101、根据电动汽车电池的退化成本和调频的调度成本，生成第一目标函数，基于第一目标函数建立投标方法的下层模型，下层模型均满足电动汽车电池的功率约束、充放电状态约束和荷电状态约束。

需要说明的是，电动汽车电池即用于参与电网调频的调频资源，调频的调度成本即聚合商调度电动汽车电池用于调频的成本，根据电动汽车电池的退化成本和调频的调度成本生成第一目标函数，可以理解的是，因为电动汽车电池在参与调频时会退化，所以在建模的时候将电动汽车电池的退化成本也纳入到投标方法中考虑，而电动汽车电池的退化成本补偿由聚合商提供。基于第一目标函数建立投标方法的下层模型，并设置下层模型的约束条件，本实施例将下层模型的约束设置为电动汽车电池的功率约束、充放电状态约束和荷电状态约束。

步骤102、根据电动汽车电池的调频容量收益和调频里程收益，及聚合商在能量市场的收益，生成第二目标函数，基于第二目标函数建立投标方法的上层模型，上层模型均满足能量市场投标容量约束和调频市场投标容量约束。

同时考虑到电动汽车电池的聚合商的收益，因此在建立上层模型时，通过调频容量收益和调频里程收益，及聚合商在能量市场的收益生成第二目标函数，根据第二目标函数建立投标方法的上层模型，并且设置上层模型的约束条件为能量市场投标容量约束和调频市场投标容量约束。

步骤103、分别设置上层模型的和下层模型的时间尺度，基于预置软件对第一目标函数和第二目标函数进行计算，得到电动汽车电池的投标量。

需要说明的是，电动汽车电池的投标量为聚合商在调频市场将电动汽车电池用于投标的容量大小，也就是电动汽车电池参与电网调频的容量大小。

为了保证聚合商在电力市场的收益，同时兼顾聚合商的成本，本实施例设置了多时间尺度，分别设置上层模型的和下层模型的时间尺度，最后通过预置软件对第一目标函数和第二目标函数进行计算，得到电动汽车电池的投标量，使得电动汽车电池的也参与到电网中进行调频，需要说明的是，本实施例得预置软件为matlab，本领域技术人员也可以设置其他的软件进行计算。

请参阅图3、图4，本申请实施例中，图3为在聚合商不提供电动汽车电池的退化成本补偿(case1)和提供电动汽车电池的退化成本补偿(case2)的情况下，聚合商在能量市场的投标情况及电动汽车荷电状态的比较。图4为在聚合商不提供电动汽车电池的退化成本补偿和提供电动汽车电池的退化成本补偿的情况下，聚合商在调频市场的投标情况的比较。

通过图3和图4可以知道：

case1没有考虑电动汽车电池的退化补偿成本，为了使聚合商的收入最大化，它在能量市场上投标出售电动汽车的电量。在第13小时，由于投标量较大，电动汽车电池的核电状态显著下降。

case2考虑了电动汽车电池退化补偿后，第6、7、9、13和15小时的投标量明显减少了，特别是第13小时的投标量减少了近一半，从而减缓了电动汽车电池的退化。由于此模型仅考虑电动汽车电池在放电时的退化成本，而电池的荷电状态在第8、10和11小时等时段上升了，这表明在这些时段内电动汽车电池未放电，因此聚合商的投标量也相应增加。

本申请的电动汽车聚合商参与调频的投标方法，通过电动汽车电池的退化成本和调频的调度成本生成投标方法的目标函数，并建立投标方法的下层模型，考虑了参与调频的电动汽车电池在调频时的退化成本，使得电动汽车的利益能够得到保障，同时通过电动汽车电池的调频容量收益和调频里程收益和聚合商在能量市场的收益生成第二目标函数，并建立投标方法的上层模型，保证了参与调频的聚合商的收益，激励了更多的电动汽车电池参与调频，最后，分别设置了上层模型和下层模型的时间尺度，通过设立多时间尺度并根据预置的软件对上下层模型进行计算，得到最优的电动汽车电池的投标量，解决了现有技术中仅靠传统的发电机组对电网进行调频，调频方式单一且固定的技术问题。

以上为本申请实施例提供的一种电动汽车聚合商参与调频的投标方法的实施例一，以下为本申请实施例提供的一种电动汽车聚合商参与调频的投标方法的实施例二。

请参阅图2，本申请实施例中电动汽车聚合商参与调频的投标方法的实施例二的流程示意图。

本实施例中的一种电动汽车聚合商参与调频的投标方法，包括：

步骤201、根据电动汽车电池的退化成本和调频的调度成本，生成第一目标函数，基于第一目标函数建立投标方法的下层模型，下层模型均满足电动汽车电池的功率约束、充放电状态约束和荷电状态约束。

本实施例步骤201与实施例一的步骤101的描述相同，请参考步骤101的，在此不再赘述。

其中，第一目标函数为：

式中，cost为聚合商的成本，为电动汽车电池的退化成本，dci,j为电动汽车电池的每区段的边际退化成本，为电动汽车电池的每区段的放电功率，为电动汽车电池的调频的调度成本。

功率约束包括：

式中，为电动汽车电池的功率，为电动汽车电池的充电功率，为电动汽车电池的放电功率，为电动汽车电池的每区段的放电功率，为电动汽车电池的每区段的充电功率。

充放电状态约束包括：

式中，为电动汽车电池处于充电状态，为电动汽车电池处于放电状态。

荷电状态约束包括：

式中，soci,τ为电动汽车电池i在τ时刻的荷电状态值，soci,τ-1电动汽车电池i在τ-1时刻的荷电状态值，为电动汽车电池的充电效率，电动汽车电池的充电效率，δτ为时间差，电动汽车电池i的最小荷电值，电动汽车电池i的最大荷电值，电动汽车电池i日常运行所需荷电值，为电动汽车电池i离开充电桩的时间。

步骤202、根据电动汽车电池的调频容量收益和调频里程收益，及聚合商在能量市场的收益，生成第二目标函数，基于第二目标函数建立投标方法的上层模型，上层模型均满足能量市场投标容量约束和调频市场投标容量约束。

本实施例步骤201与实施例一的步骤101的描述相同，请参考步骤101的，在此不再赘述。

其中，第二目标函数为：

profit＝income^cap+income^mil+income^ch；

式中，profit为聚合商的收益，income^cap为电动汽车电池的调频容量收益，income^mil电动汽车电池的调频里程收益，income^ch为聚合商在能量市场的收益。

能量市场投标容量约束为：

式中，为聚合商在能量市场的投标量，pi^max为电动汽车电池i的充放电最大值，为电动汽车电池i离开充电桩的时间，为电动汽车电池i接入聚合商的时间。

调频市场投标容量约束包括：

式中，为电动汽车电池i的上调频投标容量，t为调频时间，为电动汽车电池i的下调频投标容量，为电动汽车电池i的最大下调频容量，电动汽车电池i的最大上调频容量，为电动汽车电池i离开充电桩的时间，为电动汽车电池i接入聚合商的时间。

步骤203、设置上层模型的时间尺度为1个小时，设置下层模型的时间尺度为5分钟，基于预置软件对第一目标函数和第二目标函数进行计算，得到电动汽车电池的投标量。

需要说明的是，模型的时间尺度通常设置为1个小时，本实施例通过仿真比较得到，将上层模型的时间尺度设置为1个小时的时候，聚合商在电力市场的投标收益最大，将下层模型的时间尺度设置为5分钟的时候，聚合商的成本最低，最后，通过matlab计算第一目标函数和第二目标函数，得到电动汽车电池的投标量。

请参阅图5、图6，本申请实施例中，图5为电动汽车电池每小时(case3)以及每5分钟(case4)的退化成本的仿真比较。图6为在11个小时内按照小时(case3)计算电动汽车电池的退化成本。

从图5可以看出，之所以，以每5分钟计算电动汽车电池退化成本远高于以每小时计算电动汽车电池退化成本，是因为每小时计算一次电池退化成本，小时内电池放电引起的退化成本已被忽略，而当设置仿真时间为11个小时的时候，通过图6可以知道，第5、6、7、8和12时段的电池退化成本未被全部计及。因此，以5分钟为时间尺度计算电动汽车电池退化成本更为准确，将此时的电动汽车电池退化成作为聚合商的成本最低。

本申请的电动汽车聚合商参与调频的投标方法，通过电动汽车电池的退化成本和调频的调度成本生成投标方法的目标函数，并建立投标方法的下层模型，考虑了参与调频的电动汽车电池在调频时的退化成本，使得电动汽车的利益能够得到保障，同时通过电动汽车电池的调频容量收益和调频里程收益和聚合商在能量市场的收益生成第二目标函数，并建立投标方法的上层模型，保证了参与调频的聚合商的收益，激励了更多的电动汽车电池参与调频。最后，通过仿真比较，设置上层模型的时间尺度为一个小时，设置下层模型的时间尺度为五分钟，通过设立多时间尺度并根据预置的软件对上下层模型进行计算，得到最优的电动汽车电池的投标量，解决了现有技术中仅靠传统的发电机组对电网进行调频，调频方式单一且固定的技术问题。

本申请第二方面提供了一种电动汽车聚合商参与调频的投标装置，包括：

请参阅图7，本申请实施例中一种电动汽车聚合商参与调频的投标装置的结构示意图，包括：

第一建模单元301，用于根据电动汽车电池的退化成本和调频的调度成本，生成第一目标函数，基于第一目标函数建立投标方法的下层模型，下层模型均满足电动汽车电池的功率约束、充放电状态约束和荷电状态约束；

第二建模单元302，用于根据电动汽车电池的调频容量收益和调频里程收益，及聚合商在能量市场的收益，生成第二目标函数，基于第二目标函数建立投标方法的上层模型，上层模型均满足能量市场投标容量约束和调频市场投标容量约束；

计算单元303，用于分别设置上层模型的和下层模型的时间尺度，基于预置软件对第一目标函数和第二目标函数进行计算，得到电动汽车电池的投标量。

本申请的电动汽车聚合商参与调频的投标装置，通过电动汽车电池的退化成本和调频的调度成本生成投标方法的目标函数，并建立投标方法的下层模型，考虑了参与调频的电动汽车电池在调频时的退化成本，使得电动汽车的利益能够得到保障，同时通过电动汽车电池的调频容量收益和调频里程收益和聚合商在能量市场的收益生成第二目标函数，并建立投标方法的上层模型，保证了参与调频的聚合商的收益，激励了更多的电动汽车电池参与调频，最后，分别设置了上层模型和下层模型的时间尺度，通过设立多时间尺度并根据预置的软件对上下层模型进行计算，得到最优的电动汽车电池的投标量，解决了现有技术中仅靠传统的发电机组对电网进行调频，调频方式单一且固定的技术问题。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：read-onlymemory，英文缩写：rom)、随机存取存储器(英文全称：randomaccessmemory，英文缩写：ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。