本發(fā)明涉及電網(wǎng)調(diào)頻，更具體地說，它涉及基于v2g技術(shù)的電網(wǎng)一次調(diào)頻多元綜合控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、近年來，國家大力發(fā)展新能源電動(dòng)汽車，海量的電動(dòng)汽車對(duì)于電網(wǎng)來說，不僅可以視作一種新型負(fù)荷，也能將其作為可控電源參與電網(wǎng)輔助調(diào)頻。結(jié)合目前新能源消納和電動(dòng)汽車大量入網(wǎng)的形勢(shì)，為了保證電網(wǎng)在不同擾動(dòng)下的安全穩(wěn)定，通常采用車網(wǎng)互動(dòng)技術(shù)(vehicle?to?grid，v2g)，使電動(dòng)汽車參與電網(wǎng)調(diào)頻互動(dòng)，利用電池儲(chǔ)能響應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)靈活的優(yōu)勢(shì)，克服傳統(tǒng)火電機(jī)組爬坡能力不足、響應(yīng)滯后等問題。

2、在現(xiàn)有技術(shù)中，如何充分利用龐大電動(dòng)汽車電池儲(chǔ)能參與調(diào)頻是當(dāng)下研究的熱點(diǎn)。從電動(dòng)汽車無序充電，到電動(dòng)汽車有序充電，再到電動(dòng)汽車v2g技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，反映出車網(wǎng)互動(dòng)技術(shù)的不斷成熟。目前在電動(dòng)汽車參與電網(wǎng)調(diào)頻技術(shù)中，核心在于對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行性、用戶需求、調(diào)度經(jīng)濟(jì)性等方面的博弈和優(yōu)化，采取不同的控制策略，主要有以下幾方面為代表的研究應(yīng)用方向：一是基于電網(wǎng)穩(wěn)定性考慮的v2g控制策略，此類策略以提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、盡可能減少頻率偏差為主要目的，在經(jīng)濟(jì)性、電池設(shè)備安全性、用戶需求等方面考慮不足。二是基于成本效益的v2g控制策略，此類策略通常采用中間運(yùn)營商分區(qū)分片管理運(yùn)營分布式電動(dòng)汽車，統(tǒng)一響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)頻需求，其主要以降低運(yùn)營成本和提高經(jīng)濟(jì)效益為主要目標(biāo)，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性和調(diào)度成本存在一定不確定性和風(fēng)險(xiǎn)性。三是基于用戶行為的v2g控制策略，此類策略以滿足用戶出行需求和提高滿意度，在參與電網(wǎng)調(diào)頻是存在出力不足，用戶出行隨機(jī)性預(yù)測(cè)困難等問題。

3、此外電動(dòng)汽車在參與電網(wǎng)一次調(diào)頻時(shí)，一方面簡(jiǎn)單的使用虛擬下垂控制只能減小穩(wěn)態(tài)頻率偏差，不能有效遏制頻率惡化速度，另一方面引入傳統(tǒng)虛擬慣性控制后，一定程度可有效抑制頻率擾動(dòng)初期的惡化程度，但是由于維持虛擬慣性控制需要電動(dòng)汽車儲(chǔ)能單元進(jìn)行大功率放電，多次循環(huán)會(huì)加速電池老化，針對(duì)于電網(wǎng)頻率的頻繁波動(dòng)，電池壽命會(huì)受到極大的影響。并且在傳統(tǒng)策略下，簡(jiǎn)單的虛擬下垂控制和虛擬慣性控制已經(jīng)不能滿足如今的調(diào)頻需求。

4、可見，現(xiàn)有控制策略研究和應(yīng)用沒有綜合考慮電池健康狀態(tài)、電池使用壽命、電池荷電狀態(tài)、用戶出行需求，缺少對(duì)電動(dòng)汽車參與電網(wǎng)調(diào)頻的全局性考慮，導(dǎo)致電動(dòng)汽車加入后的電網(wǎng)一次調(diào)頻控制策略缺乏全面性，無法達(dá)到最優(yōu)的控制效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的目的是提供基于v2g技術(shù)的電網(wǎng)一次調(diào)頻多元綜合控制方法及系統(tǒng)，解決現(xiàn)有電動(dòng)汽車加入后的電網(wǎng)一次調(diào)頻控制策略沒有綜合考慮電動(dòng)汽車電池健康狀態(tài)、電池使用壽命、電池荷電狀態(tài)、用戶出行需求，無法達(dá)到最優(yōu)控制效果的問題；本技術(shù)充分考慮多因素歸集進(jìn)行自適應(yīng)控制，通過在頻率擾動(dòng)不同階段采取對(duì)應(yīng)控制策略，為電網(wǎng)提供有效頻率支撐。

2、本技術(shù)提供基于v2g技術(shù)的電網(wǎng)一次調(diào)頻多元綜合控制方法，包括：獲取電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)后的實(shí)時(shí)參數(shù)，所述實(shí)時(shí)參數(shù)包括：電網(wǎng)的頻率偏差、電動(dòng)汽車電池的荷電狀態(tài)、健康狀態(tài)和充電剩余時(shí)長(zhǎng)；響應(yīng)于調(diào)頻指令，根據(jù)所述電網(wǎng)的頻率偏差計(jì)算電網(wǎng)的頻率變化率，根據(jù)所述電網(wǎng)的頻率變化率和電網(wǎng)的頻率偏差選擇執(zhí)行引入健康因子的改進(jìn)虛擬慣性控制策略或執(zhí)行優(yōu)先級(jí)系數(shù)可變的自適應(yīng)下垂控制策略作為電動(dòng)汽車電池控制策略；其中，所述引入健康因子的改進(jìn)虛擬慣性控制策略是指：根據(jù)電動(dòng)汽車電池的健康狀態(tài)調(diào)整各電動(dòng)汽車電池的出力深度；所述優(yōu)先級(jí)系數(shù)可變的自適應(yīng)下垂控制策略是指：根據(jù)電動(dòng)汽車電池的荷電狀態(tài)、健康狀態(tài)和充電剩余時(shí)長(zhǎng)計(jì)算各電動(dòng)汽車電池的優(yōu)先級(jí)系數(shù)，選擇優(yōu)先級(jí)系數(shù)高的電動(dòng)汽車電池參與下垂控制，根據(jù)電動(dòng)汽車電池的荷電狀態(tài)、健康狀態(tài)和充電剩余時(shí)長(zhǎng)計(jì)算各電動(dòng)汽車電池的下垂控制系數(shù)，根據(jù)各電動(dòng)汽車電池的下垂控制系數(shù)調(diào)整各電動(dòng)汽車電池的輸出功率。

3、采用上述技術(shù)方案，通過計(jì)算電網(wǎng)的頻率變化率選擇執(zhí)行引入健康因子的改進(jìn)虛擬慣性控制策略或優(yōu)先級(jí)系數(shù)可變的自適應(yīng)下垂控制策略；通過引入健康因子的改進(jìn)虛擬慣性控制策略考慮電池健康狀態(tài)的影響，在調(diào)節(jié)電網(wǎng)穩(wěn)定的同時(shí)確保電池的安全性；通過優(yōu)先級(jí)系數(shù)可變的自適應(yīng)下垂控制策略綜合考慮電池的荷電狀態(tài)、健康狀態(tài)和充電剩余時(shí)長(zhǎng)(用戶出行需求)選擇部分電動(dòng)汽車電池參與下垂控制；并且通過電池的荷電狀態(tài)、健康狀態(tài)和充電剩余時(shí)長(zhǎng)(用戶出行需求)聯(lián)合計(jì)算下垂控制系數(shù)，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)下垂控制。

4、在一種可能的實(shí)施方式中，所述引入健康因子的改進(jìn)虛擬慣性控制策略為：

5、

6、式中，△pi(t)為t時(shí)刻第i組電動(dòng)汽車電池的虛擬慣性響應(yīng)值，gt為t時(shí)刻改進(jìn)虛擬慣性系數(shù)，gt由t時(shí)刻電動(dòng)汽車電池的健康狀態(tài)確定，dft/ft為t時(shí)刻頻率變化率，rs為虛擬慣性控制調(diào)頻死區(qū)。

7、在一種可能的實(shí)施方式中，所述t時(shí)刻改進(jìn)虛擬慣性系數(shù)gt為：

8、gt＝1-(soh(t)-1)2

9、

10、式中，soh(t)為t時(shí)刻電動(dòng)汽車電池的健康狀態(tài)估值，c(t)為t時(shí)刻電動(dòng)汽車電池的實(shí)際容量，ce為電動(dòng)汽車電池的額定容量。

11、在一種可能的實(shí)施方式中，所述優(yōu)先級(jí)系數(shù)為：

12、k(t)＝αsoc(t)+βsoh(t)+γu(t)

13、式中，k(t)為t時(shí)刻電動(dòng)汽車電池的優(yōu)先級(jí)系數(shù)，α、β、γ為權(quán)重系數(shù)，soc(t)為t時(shí)刻電動(dòng)汽車電池的荷電狀態(tài)估值，soh(t)為t時(shí)刻電動(dòng)汽車電池的健康狀態(tài)估值，u(t)為t時(shí)刻用戶出行需求狀態(tài)估值，u(t)由t時(shí)刻電動(dòng)汽車電池的充電剩余時(shí)長(zhǎng)確定。

14、在一種可能的實(shí)施方式中，所述t時(shí)刻電動(dòng)汽車電池的荷電狀態(tài)估值soc(t)為：當(dāng)電網(wǎng)的頻率偏差顯示電動(dòng)汽車電池處于充電狀態(tài)時(shí)，處于禁充區(qū)、放電優(yōu)先區(qū)、正常充放電區(qū)、充電優(yōu)先區(qū)和禁放區(qū)的電動(dòng)汽車電池的荷電狀態(tài)估值soc(t)依次升高；當(dāng)電網(wǎng)的頻率偏差顯示電動(dòng)汽車電池處于放電狀態(tài)時(shí)，處于禁充區(qū)、放電優(yōu)先區(qū)、正常充放電區(qū)、充電優(yōu)先區(qū)和禁放區(qū)的電動(dòng)汽車電池的荷電狀態(tài)估值soc(t)依次降低。

15、在一種可能的實(shí)施方式中，所述t時(shí)刻電動(dòng)汽車電池的健康狀態(tài)估值soh(t)為：

16、

17、式中，c(t)為t時(shí)刻電動(dòng)汽車電池的實(shí)際容量，ce為電動(dòng)汽車電池的額定容量。

18、在一種可能的實(shí)施方式中，所述t時(shí)刻用戶出行需求狀態(tài)估值u(t)為：

19、

20、式中，tr表示t時(shí)刻電動(dòng)汽車電池的充電剩余時(shí)長(zhǎng)，soc(max)表示電動(dòng)汽車電池滿電情況下的荷電狀態(tài)估值，soc(t)為t時(shí)刻電動(dòng)汽車電池的荷電狀態(tài)估值。

21、在一種可能的實(shí)施方式中，所述優(yōu)先級(jí)系數(shù)可變的自適應(yīng)下垂控制策略為：

22、δpev＝rtδf

23、式中，△pev為參與下垂控制的電動(dòng)汽車電池的輸出功率，rt為參與下垂控制的電動(dòng)汽車電池的下垂控制系數(shù)，△f為頻率偏差。

24、在一種可能的實(shí)施方式中，所述參與下垂控制的電動(dòng)汽車電池的下垂控制系數(shù)rt為：

25、rt＝soc(t)soh(t)u(t)

26、式中，soc(t)為t時(shí)刻電動(dòng)汽車電池的荷電狀態(tài)估值，soh(t)為t時(shí)刻電動(dòng)汽車電池的健康狀態(tài)估值，u(t)為t時(shí)刻用戶出行需求狀態(tài)估值，u(t)由t時(shí)刻電動(dòng)汽車電池的充電剩余時(shí)長(zhǎng)確定。

27、本技術(shù)還提供基于v2g技術(shù)的電網(wǎng)一次調(diào)頻多元綜合控制系統(tǒng)，包括：電動(dòng)汽車集群、v2g充電樁、電動(dòng)汽車聚合商和電網(wǎng)調(diào)度中心；所述v2g充電樁，用于實(shí)時(shí)采集電動(dòng)汽車電池的荷電狀態(tài)、健康狀態(tài)和充電剩余時(shí)長(zhǎng)；所述電網(wǎng)調(diào)度中心，用于實(shí)時(shí)采集電網(wǎng)的頻率偏差，并向電動(dòng)汽車聚合商發(fā)送調(diào)頻指令；所述電動(dòng)汽車聚合商，用于執(zhí)行如上述的基于v2g技術(shù)的電網(wǎng)一次調(diào)頻多元綜合控制方法，得到電動(dòng)汽車電池控制策略；所述v2g充電樁，還用于根據(jù)所述電動(dòng)汽車聚合商的電動(dòng)汽車電池控制策略對(duì)電動(dòng)汽車集群進(jìn)行控制；所述電動(dòng)汽車集群，用于通過多個(gè)電動(dòng)汽車的電池參與電網(wǎng)一次調(diào)頻。

28、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)具有以下有益效果：第一，針對(duì)頻率擾動(dòng)的不同階段，采用虛擬慣性控制策略和下垂控制策略相結(jié)合的控制方式，在負(fù)荷擾動(dòng)初期電網(wǎng)頻率變化率較大時(shí)采用引入健康因子的虛擬慣性控制策略，快速阻止電網(wǎng)頻率惡化且減小最大頻率偏差，減緩頻率惡化速度及惡化程度；在負(fù)荷擾動(dòng)后期電網(wǎng)頻率變化率較小時(shí)采用優(yōu)先級(jí)系數(shù)可變的自適應(yīng)下垂控制策略，在兼顧儲(chǔ)能荷電狀態(tài)和健康狀態(tài)的同時(shí)減小頻率穩(wěn)態(tài)誤差；第二，采用引入健康因子的虛擬慣性控制策略，在傳統(tǒng)虛擬慣性控制的基礎(chǔ)上考慮電池健康狀態(tài)的影響計(jì)算電池的虛擬慣性響應(yīng)值，在調(diào)節(jié)電網(wǎng)穩(wěn)定的同時(shí)確保電池的安全性；第三，采用優(yōu)先級(jí)系數(shù)可變的自適應(yīng)下垂控制策略，在傳統(tǒng)下垂控制策略的基礎(chǔ)上設(shè)置優(yōu)先級(jí)系數(shù)并自適應(yīng)計(jì)算下垂控制系數(shù)，綜合考慮電池的荷電狀態(tài)、健康狀態(tài)和充電剩余時(shí)長(zhǎng)(用戶出行需求)進(jìn)行自適應(yīng)下垂控制，在兼顧電池荷電狀態(tài)、健康狀態(tài)和用戶出行需求的同時(shí)減小頻率穩(wěn)態(tài)誤差。