一种基于荷电状态检测的电动汽车调频优化控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于荷电状态检测的电动汽车调频优化控制方法，属于电动汽车 充电技术的领域。
【背景技术】
[0002] 随着经济社会与汽车工业的高速发展，传统内燃机汽车广泛使用造成的能源短 缺、环境污染、全球气候变化等问题日益凸显，汽车工业的转型已经成为必然趋势。电动汽 车在缓解能源和环境危机方面表现出传统交通工具不具有的优势，受到了广泛的关注。目 前电动汽车在国际上得到了比较快速的发展。
[0003] 电动汽车的充放电具有较强的随机性，如果电动汽车充放电过程可控，大量的电 池组作为分散式储能装置，在可再生能源机组有功波动时提供备用，参与电网调峰、调频， 可获得额外收益。调查显示，对于绝大多数电动汽车，一天中96%的时间处于闲置状态，能 为电网提供辅助服务，如调频，调压，旋转备用，系统稳定性调节等。若电动汽车无序充放 电，则会增加系统的峰荷和峰谷差，对电网稳定性造成较大的影响。
[0004] 电动汽车的充放电特性，使其既能向上调频，又能向下调频，而常规机组参与频率 偏差调节时需要考虑频率偏差对应的有功变化以及速度改变的限制，且常规机组的功率只 能单向改变，因此，电动汽车并网优化运行具有很大的研究潜力。随着电动汽车在电网中的 渗透率不断加深，其提供调频等辅助服务的潜力将逐步上升，电动汽车在完成行驶功能的 同时，获得一定的调频收益，可以进一步鼓励用户参与辅助服务的积极性。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种基于荷电状态检 测的电动汽车调频优化控制方法，解决现有的电动汽车的充放电特性中功率只能单向改 变，无法合理分配电动汽车在可充电时段内的充电和调频时段的问题。
[0006] 本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：
[0007] -种基于荷电状态检测的电动汽车调频优化控制方法，该方法包括以下步骤：
[0008] 步骤1、获取配电网实时电价数据与调频价格数据；
[0009] 步骤2、在充电时段获取电动汽车充电负荷特性数据，及根据电动汽车充电负荷特 性数据获得电动汽车SOC曲线；
[0010] 步骤3、以所述电动汽车SOC曲线为约束条件，建立电动汽车充电成本模型；
[0011] 步骤4、在非充电时段进行调频，并建立电动汽车参与调频的调频收益模型；
[0012] 步骤5、结合所述电动汽车充电成本模型和调频收益模型建立用户最终收益模型， 并根据所述配电网实时电价数据与调频价格数据求出用户最终收益模型的最优解；
[0013] 步骤6、根据所述模型最优解获得电动汽车参与调频的充电策略及控制充电策略 的执行。
[0014] 进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤2电动汽车充电负荷特性 数据包括充电初始SOC值、充电结束期望SOC值、电池容量、充电功率、充电效率及可充电时 段。
[0015] 进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤3建立电动汽车充电成本 模型为：
[0017] 其中，M是额定充电功率；r(t)是t时刻实际充电功率与额定充电功率的比值； Pc(t)是t时亥Ij的充电电价；Tc是充电时段。
[0018] 进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤4建立的电动汽车参与调 频的调频收益模型为：
[0019] Pr= P RU (t) Wu (x (t)) +Prd (t) ffD (x (t))
[0020] 其中，Pru (t)和Prd (t)分别是向上调频与向下调频的价格；x (t)是t时刻的SOC 值;Wu(x(t))和WD(x(t))分别代表x(t)时向上调节与向下调节的权重。
[0021] 进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤5建立的用户最终收益模 型为：
[0023] 其中，tJP 12分别为充电的初始和结束时间；P R是调频收益模型；c⑴是变量，取 值是充电时为1和调频时为〇 是电动汽车充电成本模型；x(t 2)是充电结束时实际SOC 值；xT为充电结束时期望SOC值；β是补偿系数。
[0024] 进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤5采用动态规划算法求得 用户最终收益模型的模型最优解。
[0025] 本发明采用上述技术方案，能产生如下技术效果：
[0026] (1)、本发明所提供的基于荷电状态检测的电动汽车调频优化控制方法，结合电动 汽车充电负荷特性数据，并考虑了电池充电时的SOC曲线约束，构建电动汽车并网优化运 行的数学模型，并求解模型获得最优解，在满足用户的出行需求的同时，合理分配电动汽车 在可充电时段内的充电和调频时段，使用户获得最大的收益。有效地减少了电池的寿命损 耗成本，最大化了用户的收益，同时能提高电网的安全运行水平和用电质量。
[0027] (2)、本发明进一步利用动态规划算法将多阶段决策问题转化成一系列比较简单 的单阶段最优化问题，使得调频过程更加优化和精准。
【附图说明】
[0028] 图1是本发明基于荷电状态检测的电动汽车调频优化控制方法的流程示意图。
[0029] 图2是本发明基于荷电状态检测的电动汽车调频优化控制方法中电动汽车SOC曲 线示意图。
[0030] 图3是电动汽车充电时段的每一种排列方式对应的收益情况和不同排列方式对 应收益排序后的结果图。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合说明书附图对本发明的实施方式进行描述。
[0032] 本发明提供一种基于荷电状态检测的电动汽车调频优化控制方法，如图1所示， 以私家车为实施例对电动汽车调频优化控制过程进行说明，具体如下：
[0033] 步骤1、获取配电网实时电价数据与调频价格数据，其中调频价格数据包括向上调 频与向下调频的不同情况。具体如表1所示，其为一天中每个时段的电价数据和一天中每 个时段的调频价格，单位为欧元/Mffh (只给出EV并网的12个小时价格信息）；表2
[0034] 为不同SOC时所定义的向上调频与向下调频的权重。
[0039] 步骤2、在充电时段中获取电动汽车充电负荷特性数据，及根据电动汽车充电负荷 特性数据获得电动汽车SOC曲线，曲线如图2所示；其中，电动汽车充电负荷特性数据包括 充电初始负荷、充电结束期望负荷、电池容量、充电功率、充电效率及可充电时段。
[0040] 在充电时段中获取电动汽车充电负荷特性，可得充电初始时SOC值XU1) = 10%; 充电结束时期望SOC值χτ= 90% ;电池容量C = 30KW;额定充电功率M= 7KW;充电效率 为90% ;可充电时段为19:00-7 :00是12小时，其是由调频时段和充电时段组成。
[0041] 步骤3、以所述电动汽车SOC曲线为约束条件，建立电动汽车充电成本模型。该电 动汽车充电成本模型为