一种结合车主期望的充换电站辅助调频策略

本发明涉及一种结合车主期望的充换电站辅助调频策略，属于电力系统领域。

背景技术：

1、近年来，随着大量分布式能源的接入，电网拓扑结构也随之发生改变，其在电力系统的负荷结构逐渐占据主导地位。同时电网趋于现代化和智能化，自动控制系统的应用提高了电网的供电效率、可靠性和持续性。电网中各组件通过自主监测以实现对电网整体运行的控制和优化。这有助于其解决自身的不稳定问题，更有利于其积极的参与电网运行。

2、分布式储能因其具有形式多样、运用灵活、位置分布广、可调容量足等特征更能适应新型配电网的运行要求。电动汽车入网(vehicle to grid,v2g)技术可加固电网，推迟或消除对系统升级的需求，并且提高系统的完整性、可靠性和效率。利用电动汽车(electricvehicle,ev)辅助电力系统频率稳定已成为许多学者关注的重点。比如文献“基于虚拟同步策略的电动汽车v2g技术在多能互补系统中的研究及应用，林晓明,唐建林,张帆,等”将v2g与虚拟同步机相结合，实现了多能互补充电站内充电负荷的“削峰填谷”，但电动汽车的控制未考虑电动汽车车主的期望。再者，已有电动汽车调频策略难以兼顾车主期望与电网调频需求，同时其采用模型大多为函数模型，无法表征电动汽车的实际运行情况。

3、鉴于此，有必要提出一种结合车主期望的充换电站辅助调频策略。

4、本研究得到国家重点研发计划(no.2022yfb2703500)，国家自然科学基金(no.52277104)，云南省重点研发计划(no.202303ac100003)和云南省应用基础研究计划(no.202301at070455)资助。

技术实现思路

1、本发明提供了一种结合车主期望的充换电站辅助调频策略，首先，基于入/离网时间、入网/期望荷电状态量、电动汽车充放电限制等车主期望建立电动汽车充/放电能力评估模型；其次，结合电动汽车充/放电能力与有功-频率特性曲线建立电动汽车双层控制的调频模型；最后，考虑电网侧和车主侧的需求使充换电站参与辅助调频。

2、本发明的技术方案是：

3、根据本发明的第一方面，提供了一种结合车主期望的充换电站辅助调频策略，包括：基于车主期望建立电动汽车充/放电能力评估模型；依据电动汽车充/放电能力评估模型，建立电动汽车双层控制的调频模型；结合电网侧和车主侧的需求使充换电站参与辅助调频。

4、所述建立电动汽车充/放电能力评估模型，包括：获取非运行边界下电动汽车充放电能力、运行边界下电动汽车充放电能力、电动汽车最大充放电能力；其中，电动汽车最大充放电能力包括非运行边界下电动汽车最大充放电能力、运行边界下电动汽车最大充放电能力；依据非运行边界下电动汽车充放电能力、运行边界下电动汽车充放电能力、电动汽车最大充放电能力，获得电动汽车充放电能力系数。

5、所述电动汽车充放电能力系数，表达式为：

6、

7、式中，udbt、ucbt分别表示非运行边界电动汽车放、充电能力；bdbt、bcbt分别表示运行边界电动汽车放、充电能力；udbmax、ucbmax分别表示非运行边界下电动汽车最大放、充电能力；bdbmax、bcbmax分别表示运行边界下电动汽车最大放、充电能力；表示非运行边界放电能力系数，非运行边界充电能力系数、运行边界放电能力系数、运行边界充电能力系数。

8、所述依据电动汽车充/放电能力评估模型，建立电动汽车双层控制的调频模型，包括：一次调频环节及二次调频环节；其中，二次调频环节分两级：第一级采用开环控制，通过区域控制误差计算获得二次调频功率；第二级采用积分控制，用于消除第一级的微小频率偏差。

9、所述一次调频环节，包括：

10、设计一次调频系数；依次设计一次调频系数，获得电动汽车输出一次调频功率；并考虑电动汽车充电和放电功率上、下限约束。

11、依次二次调频环节，获得最终充/放电功率参考值表达式为：

12、

13、其中，pse′t表示初始充/放电功率参考值；δp1表示一次调频环节获得的电动汽车输出一次调频功率；pmax、pmin分别表示充放电功率上、下限。

14、所述结合电网侧和车主侧的需求使充换电站参与辅助调频，包括：当电网出现负荷扰动时，区域控制误差信号与电动汽车自身数据输入充换电站；通过一次调频参数与改进的二次调频环节共同计算得到电动汽车调频功率，实现电网的功率平衡。

15、根据本发明的第二方面，提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述中任意一项所述的结合车主期望的充换电站辅助调频策略。

16、根据本发明的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述中任意一项所述的结合车主期望的充换电站辅助调频策略。

17、本发明的有益效果是：首先，本发明基于车主期望判断电动汽车充放电能力，在满足车主期望的同时，区别每一台电动汽车的调频能力。其次，根据有功-频率特性曲线建立电动汽车双向充、放电模型，实现其参与电网的一、二次调频。最后，结合电网侧和车主侧的需求使充换电站参与辅助调频。仿真结果表明，控制策略在满足车主期望及电动汽车自身限制的情况下可有效的调节电网频率、提高电网灵活性。

技术特征：

1.一种结合车主期望的充换电站辅助调频策略，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的结合车主期望的充换电站辅助调频策略，其特征在于，所述建立电动汽车充/放电能力评估模型，包括：

3.根据权利要求2所述的结合车主期望的充换电站辅助调频策略，其特征在于，所述电动汽车充放电能力系数，表达式为：

4.根据权利要求1所述的结合车主期望的充换电站辅助调频策略，其特征在于，所述依据电动汽车充/放电能力评估模型，建立电动汽车双层控制的调频模型，包括：一次调频环节及二次调频环节；其中，二次调频环节分两级：第一级采用开环控制，通过区域控制误差计算获得二次调频功率；第二级采用积分控制，用于消除第一级的微小频率偏差。

5.根据权利要求4所述的结合车主期望的充换电站辅助调频策略，其特征在于，所述一次调频环节，包括：

6.根据权利要求4所述的结合车主期望的充换电站辅助调频策略，其特征在于，依次二次调频环节，获得最终充/放电功率参考值表达式为：

7.根据权利要求1所述的结合车主期望的充换电站辅助调频策略，其特征在于，所述结合电网侧和车主侧的需求使充换电站参与辅助调频，包括：当电网出现负荷扰动时，区域控制误差信号与电动汽车自身数据输入充换电站；通过一次调频参数与改进的二次调频环节共同计算得到电动汽车调频功率，实现电网的功率平衡。

8.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1-7中任一项所述的结合车主期望的充换电站辅助调频策略。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行权利要求1-7中任一项所述的结合车主期望的充换电站辅助调频策略。

技术总结
本发明公开了一种结合车主期望的充换电站辅助调频策略，包括：基于车主期望建立电动汽车充/放电能力评估模型；依据电动汽车充/放电能力评估模型，建立电动汽车双层控制的调频模型；结合电网侧和车主侧的需求使充换电站参与辅助调频。通过仿真结果表明，本发明所提结合车主期望的充换电站辅助调频策略在满足车主期望及电动汽车自身限制的情况下可有效的调节电网频率、提高电网灵活性。

技术研发人员：骆钊,王琛,聂灵峰,雷元庆,潘册,张涛,张杨,林铭良,郑丽,余洋,梁河森,孙啟雄
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17