一种电网需求侧响应资源频率响应能力评估方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于电网需求侧响应控制领域，尤其涉及一种电动汽车频率响应能力评估 方法。
【背景技术】
[0002] 可再生能源发电的规模不断扩大，为电力系统提供了大量的清洁能源，缓解了环 境压力，促进了经济社会的可持续发展。然而，从电力系统的供需平衡的角度，可再生能源 具有间歇性的特点，大规模可再生能源的并网给电力系统稳定性带来了巨大的挑战。可再 生能源的不稳定性既会增加系统的备用容量，增大了系统的运行成本，同时也会对电能质 量产生很大的负面影响，如电网频率更加难以维持稳定。
[0003] 传统的调频手段配合储能系统，是目前常用的调节方法。储能装置在风电场和光 伏发电系统都得到了广泛的应用，是新能源发电必须配备的辅助调节手段，也起到了一定 的效果。然而，传统的调节手段不能有效地应对可再生能源并网带来的系统运行不稳定问 题，而储能装置成本高、容量小的问题又在现阶段难以解决。因此，为确保可再生能源并网 后系统的安全稳定运行，就必须有更加灵活有效的频率控制手段。
[0004] 大规模电动汽车的并网既是挑战也是机遇。一方面，电动汽车充电具有随机 性，这种无序充电行为可能会产生新的负荷高峰，甚至与已有负荷高峰重合，设想数以 百万计的电动汽车在结束一天的行程后，恰好在晚负荷高峰期几乎同时开始充电，将 会对系统形成明显的冲击；另一方面，随着电力电子和控制技术的发展，电动汽车在 vehicle-t〇-grid(V2G)环境下可看成是一种移动分布式储能系统，在需要时通过电力电子 接口实现向系统的快速充放电，辅助系统优化运行，是一种维护系统稳定运行的潜在可控 资源，特别适合参与大规模间歇性新能源并网环境下电力系统的动态调频。
[0005] 在已有的国内外研究成果当中，电动汽车频率控制策略分为集中式控制策略和分 散式控制策略。集中式控制策略是通过引入中间管理机构（如能效电厂等）将地理上分散 的电动汽车组建为集群，并按照电网的需求进行统一优化调度管理，以实现整体控制效果 最优，其缺点在于不能充分考虑用户差异化需求，同时需要依托于复杂的通信系统，响应速 度较慢，投资成本较高。分散式控制策略是指电动汽车单体依据电网发布的频率、电价等信 号进行充放电自管理，为电网提供辅助调频服务。分散式控制策略的优势在于免去了复杂 的优化过程，响应速度快且投资成本低，适合于快速的电力系统动态调频。
【发明内容】
[0006] 本发明针对一种引入强制充电边界的电动汽车频率响应控制方法，提供一种对电 动汽车频率响应能力进行动态评估的方法。本发明在控制过程中对电动汽车进行动态分 群，再根据分群结果对电动汽车频率响应能力实现动态评估。技术方案如下：
[0007] -种电网需求侧响应资源频率响应能力评估方法，该评估方法适用的控制方法 为：
[0008] 步骤1 :识别当前时刻停靠电动汽车数量，并设置停靠车辆用户需求参数：
[0009] 设置电动汽车充电初始时间（ts);电动汽车预计出行时间（tj;电动汽车充电目 标值（SoC target^ ?
[0010] 步骤2 :识别停靠电动汽车充放电控制参数：
[0011] 识别车载电池实时荷电状态（SoC⑴）；以防止过度放电为目标的最小荷电状态 (S〇Cnin);
[0012] 以防止过度充电为目标的最小荷电状态（S〇C_);车载电池可接受最大充电功率 (P_);车载电池容量（E);
[0013] 步骤3 :计算每台停靠电动汽车初始充电功率
[0014]步骤4:识别电力系统实时频率（f)，计算系统实时频率偏差（Δf);
[0015] 步骤5 :对每辆可控电动汽车构建充放电可行域，确定电动汽车充放电曲线位置；
[0016] 根据ts，te，S〇C_，S〇C_，S〇Cta_，P_构建电动汽车充放电可行域，根据当前时 间、当前充放电功率以及当前SoC值，确定充放电曲线位置；
[0017] 位于上边界的判断条件为SoC(t) =SoCmax;
[0018] 位于下边界的判断条件为SoC(t) =SoCmin;
[0019] 位于强制充电边界的判断条件为
t为当前时间；
[0020] 若5〇(：_〈5〇0(〇〈5〇(：_，且
则充放电曲线的位置为 位于充放电可行域内；
[0021] 步骤6 :对每辆可控电动汽车构建强制充电区和下垂控制区，确定充电功率；
[0022] 第一步，判断系统频率状态；
[0023] 第二步，根据系统频率状态构建强制充电区和下垂控制区，包括两种情形：
[0024] 1)系统频率偏高即Δf彡〇时，
[0025] 将充放电可行域划分为下垂控制区和强制充电区；利用直角坐标系描述充放电可 行域，横轴为时间，纵轴为车载电池SoC值；首先设定可控系数α，将强制充电边界向左平 移β=αX|Af|，充放电可行域位于平移后与平移前边界之间的区域为强制充电区；确 定强制充电区后，将充放电可行域内其余部分确定为下垂控制区；可变参数的选取区间为 〇￡[20008/抱，40008/抱]，为了达到最好的控制效果，可选取€1= 40008/抱；
[0026]2)当系统频率偏低时（Δf彡〇)，充放电可行域均为下垂控制区；
[0027] 第三步，确定是否进行强制充电，包括以下情形：
[0028]1)若电动汽车充放电曲线位于强制充电区内，则设置电动汽车充电功率为？_;
[0029] 2)若电动汽车充放电曲线位于强制充电边界上，则设置电动汽车充电功率为 Pmax，
[0030] 第四步，若不需强制充电，计算下垂控制充放电功率P'，包括以下情形：
[0031] 设置kjPk数值，确定电动汽车充放电功率，其中，k+为系统频率增加时用户增加 充电功率的参与度，k为系统频率降低时用户减少充电功率或增大反供电功率的参与度； 参数的选取区间为k+e[5kW/Hz，10kW/Hz]，ke[5kW/Hz，10kW/Hz];
[0032] 1)设定阈值Λ fdb，若Λ f e [- Δ fdb，Δ fdb]，则P' = P0;
[0033] 2)若Δ f> Δ fdb，贝1J P' = P0+k+XΔ f;若P' >P_，贝1J P' = P_;
[0034] 3)若Δ f〈Δ fdb，贝1J P' = P0+k XΔ f;若P' <P_，贝1J P' = P_;
[0035] 第五步，设置电动汽车充放电功率P，包括以下情形：
[0036] 1)若电动汽车充放电曲线位于下边界，则设置电动汽车充电功率包括以下情形：
[0037]①若P'>〇,则p = P'；
[0038] ②若P' 彡 0,则P= 0;
[0039] 2)若电动汽车充放电曲线位于上边界，则设置电动汽车充电功率包括以下情形：
[0040]①若P'〈〇,则p = P'；
[0041] ②若P' 彡 0,则P= 0;
[0042] 3)若电动汽车充放电曲线位于下垂控制区，则P=P' ；
[0043] 此种控制方法的评估方法如下：
[0044] (1)将电动汽车的状态分为四种：双向可控状态，充电可控状态，反供电可控状 态，不可控状态，处于双向可控状态的电动汽车可以调节充放电功率；处于充电可控状态的 电动汽车可以调节充电功率，而不能进行反供电；处于反供电可控状态的电动汽车可以调 节反供电功率，而不能进行充电；处于不可控状态的电动汽车的充放电功率不可控；
[0045] (2)确定各辆电动汽车的状态，若电动汽车充放电曲线位于充放电可行域内，则处 于双向可控状态；若电动汽车充放电曲线位于上边界，则处于反供电可控状态；若电动汽 车充放电曲线位于下边界，则处于充电可控状态；若电动汽车处于非停靠状态或其充放电 曲线位于强制充电边界，则处于不可控状态；
[0046] (3)根据每辆电动汽车的状态将其分为四个群，双向可控群，充电可控群，反供电 可控群和不可控群；
[0047] (4)根据动态分群结果评估电动汽车频率响应能力，包括以下步骤：
[0048] 计算电动汽车负荷的充放电功率和其上下边界；
[0049] 对于属于双向可控群的电动汽车，其功率上边界，功率下边界为P_;对于属 于充电可控群的电动汽车，其功率上边界为P_，功率下边界为〇 ;对于属于反供电可控群 的电动汽车，其功率上边界为〇,功率下边界为？_;对于属于不可控群的电动汽车，其功率 上、下边界均为实际充放电功率；
[0050] 电动汽车负荷充放电功率及其上下边界计算方式为：
[0054