一种电动汽车分散入网参与电力系统调频的控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电动汽车分散入网参与电力系统调频方法，属于电动汽车技术领 域。
【背景技术】
[0002] 能源危机和环境污染促使了电动汽车行业的快速发展，电动汽车的日益推广，也 为电网的发展提供了新的机遇。尤其通过电动汽车-电网互动技术（VehicletoGrid,V2G) 可以实现电网和电动汽车之间的功率流动的获取，电动汽车可以为电网提供一些辅助服务 能力。其中，调频被认为是最具有潜力和实践性的服务。
[0003] 考虑到电动汽车作为交通工具，用户的需求是首要目标。在现有的电动汽车参与 系统调频中，往往都极少考虑电动汽车用户的使用需求，大都集中考虑电力系统的一次调 频，或仅仅考虑了集中式的V2G方式。本发明提出了调度中心与V2G控制中心的功率分配 以及V2G控制中心与每辆分散接入的电动汽车功率分配策略。在此基础上，综合考虑了电 网、EV以及用户三方面的需求，提出一种电动汽车采用分散接入模式参与系统调频的控制 策略，针对不同的用户的行车安排，提出了相应的参与调频控制方法："随调"模式和"固调" 模式。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种电动汽车分散入网参与电力系统调频方法，该方法给出了V2G控 制中心与每辆分散接入的电动汽车的功率分配策略。在此基础，基于用户的行车安排，提出 了两种调频模式。
[0005] 本发明提出方法，包含如下步骤：
[0006] 步骤1)，V2G控制中心查询参与调频的V2G数量、荷电状态S0C以及功率限额等信 息；
[0007]步骤2)，调度中心获取V2G控制中心上报的可参与调频容量S1;
[0008]步骤3)，调度中心根据V2G控制中心上报的容量，把调频功率Ptotal按比例分摊，然 后各V2G控制中心获取调度中心下发的功率命令P」
[0010]步骤4)，V2G控制中心根据用户的用车需求，选择相应的V2G参与调频控制方法。 如果用户有随时取车的需求且满0. 6〈S0C〈0. 8这一条件，该类电动汽车进行步骤5 "随调" 模式；如果用户有不用车的固定时段且满足〇. 3〈S0C〈0. 8这一条件，该类电动汽车进行步 骤6 "固调"模式，否则不参与调频；
[0011] 步骤5)，V2G终端采用"随调"模式，V2G参与一次调频。在获取到电网频率偏移 后，根据下垂控制原理制定电动汽车充放电功率Plik
[0012] Plk=K*Af
[0013] 然后如果电动汽车的充放电量Plik大于最大充放电功率，则令Plik =最大充放电 功率后，再输出piik;否则，直接输出pIik;
[0014] 步骤6)，V2G终端采用"固调"模式，根据S0C值，控制V2G在一次调频和二次调频 之间切换；
[0015]步骤6. 1)，如果S0C在[0. 6, 0. 8]这一区间，该电动汽车参与二次调频，进行步骤 6. 2 ;否则，该电动汽车参与一次调频，进行步骤6. 4 ;
[0016]步骤6. 2)，V2G控制中心按比例给电动汽车分配二次调频功率Ρ2ι1;
[0017]步骤6. 2. 1)，按照调度中心发布的匕，计算每辆汽车充放电功率P1;
[0018] 当调度中心发布的充电功率时，每辆V2G的充电功率PiS:
[0019] Px=P^l-SOC,)/Σ(l-soc,)
[0020] 当调度中心发布的Pr为放电功率时，每辆V2G的放电功率PiS:
[0022] 步骤6. 2. 2)，将每辆汽车充放电功率？1与最大充放电功率进行比较，如果越限，则 =最大充放电功率，同时在N中排除该编号，由P_累计汽车达到最大充放电功率的功 率总额；
[0023]步骤6. 2. 3)，根据公式Pf=P，获得新的Pf;
[0024] 步骤6. 2. 4)，新得到的P在新的N中，循环上述的过程，直到被最大限度的分配给 V2G；
[0025] 步骤6. 2. 5)，给每辆汽车发送功率指令；
[0026] 步骤6.3)，如果电动汽车的二次调频功率Ρ2ι1大于最大充放电功率，令Ρ2ι1 =最大 充放电功率后，输出二次调频功率p2ii;否则，直接输出P2ii;
[0027] 步骤6.4)，首先在获取到电网频率偏移后，根据下垂控制原理制定电动汽车充/ 放电功率ΡιΛ，其中下垂系数取最大值；然后计算电动汽车的充电功率Ρι%根据上述计算结 果，得到电动汽车的一次调频功率i
[0028]
[0029] 如果电动汽车的一次调频Pu大于最大充放电功率，令PUl =最大充放电功率后， 输出一次调频功率i;否则，直接输出Pui;
[0030]步骤6. 5)，查询电动汽车的S0C信息，如果电动汽车在参与二次调频的过程中， S0C值〈0. 6,此时切换到一次调频模式；如果电动汽车在参与一次调频的过程中，S0C值 >0. 6,此时切换到二次调频模式；
[0031]步骤7)，检测系统频率检测系统频率，如果系统频率恢复，则退出调频；否则重复 上述步骤，直至系统频率恢复。
[0032] 进一步，本发明在随调模式中，在维持电池荷电状态的频率下垂控制结构可描述 为：下垂控制器根据电网频率偏移，制定电动汽车充/放电功率。所述下垂控制器的控制方 法如下：
[0041] 在上述式中，SOCu为k时刻第i辆电动汽车电池的荷电状态；S0CΓη为第i辆电 动汽车允许最小荷电状态；SOCV?为第i辆电动汽车允许最大荷电状态；S0C，为第i辆电 动汽车的初始荷电状态为最大充/放电下垂系数；K\k为第i辆电动汽车，在k时刻 充电下垂系数；Kdlik为第i辆电动汽车，在k时刻放电下垂系数。
[0042] 本发明与现有技术相比，具有如下优点：
[0043] 1.针对目前频率信号获取方式中存在信号的可靠性和投资成本这两方面的制衡 问题，本分明提出V2G控制中心的概念。将电动汽车分区域，由每个区域的V2G控制中心接 受上级调度的指令，保证了频率信号获取可靠性的同时，一定程度上减少了投资成本。
[0044] 2.本发明提出一种V2G控制中心对每辆电动汽车调频功率分配策略。根据比例分 摊法，将调频功率分配给该区域各电动车，作为电动汽车参与调频的调频量。
[0045] 3.本发明以用户的需求为首要目标，提出了电动汽车参与调频的两种模式："随 调"模式和"固调模式"。当用户需要随时取用电动汽车时，可以选择"随调"模式，控制电动 汽车只参与一次调频；当用户在固定时段内无行车需求时，可以选择"固调"模式，并根据电 动汽车的S0C值，控制电动汽车在一次充电调频和二次调频之间切换。
【附图说明】
[0046] 图1V2G参与电力系统调频的主要流程
[0047] 图2V2G参与电网调频等效示意图
[0048] 图3V2G控制中心功率分配流程图
[0049] 图4随调模式下V2G参与一次调频的主要流程
[0050] 图5固调模式下V2G参与一二次调频流程
【具体实施方式】
[0051] 参照图1所示，本发明提供了一种电动汽车分散入网参与电力系统调频的控制方 法，其中V2G控制中心与调度中心和V2G之间的通讯信号方向如图2所示，具体包含以下步 骤：
[0052]步骤1)，V2G控制中心查询参与调频的V2G数量、S0C以及功率限额等信息；
[0053]步骤2)，调度中心获取V2G控制中心上报的可参与调频容量S1;
[0054]步骤3)，调度中心根据V2G控制中心上报的容量，把调频功率Ptotal按比例分摊，然 后各V2G控制中心获取调度中心下发的功率命令P」
[0056]步骤4)，V2G控制中心根据用户的用车需求，选择相应的V2G参与调频控制方法。 如果用户有随时取车的需求且满0. 6〈S0C〈0. 8这一条件，该类电动汽车进行步骤5 "随调" 模式；如果用户有不用车的固定时段且满〇. 3〈S0C〈0. 8这一条件，该类电动汽车进行步骤 6 "固调"模式；否则不参与调频；
[0057]步骤5)，V2G终端采用"随调"模式，参与一次调频，如图4所示，步骤如下；
[0058]步骤5. 1)，获取频率波动信号Δf;
[0059] 步骤5. 2)，根据S0C初始值，计算下垂控制系数K;
[0060]步骤5. 3)，根据步骤4. 2的计算结果，确定电动汽车的充放电量Plik;
[0061] Plk=K*Af
[0062] 步骤5. 4)，如果电动汽车的充放电量Pik大于最大充放电功率，令Pik =最大充放 电功率后，再输出Pik;否则，直接输出