包含时变时滞的电动汽车与发电机组协调频率控制方法技术

本发明专利技术公开了一种包含时变时滞的电动汽车集群与发电机组协调频率控制方法，它是在电动汽车参与系统调频服务的基础上，以电动汽车和发电机组为控制对象的电力系统调频方法，以应对间歇性能源比例日益增加导致的频率问题。由于电动汽车具有响应速度快、V2G能力的优点，为了充分利用电动汽车，电动汽车具有较高的响应优先级。在协调控制策略中，本发明专利技术考虑了存在于电动汽车中的通信延迟和系统惯性的不确定性，提出了能够同时处理两者的渐进稳定新判据。并且在电动汽车控制中心中采用并优化了一组PI控制器来增加系统的稳定性。

Coordinated frequency control method for electric vehicle and generator set with time varying delay

The invention discloses a cluster and generator electric vehicle coordination frequency control method contains time-varying delay, which is based on electric vehicle service system in FM, FM method of power system control object to electric vehicles and generators, in response to the growing proportion of intermittent energy problems caused by frequency. Because electric vehicles have the advantages of fast response and V2G capability, electric vehicles have higher response priority in order to make full use of electric vehicles. In the coordinated control strategy, the uncertainty of the communication delay and the inertia of the system is considered in the electric vehicle, and a new asymptotic stability criterion is proposed to deal with both of them simultaneously. In addition, a set of PI controllers are adopted and optimized to improve the stability of the system in the EV control center.

【技术实现步骤摘要】
包含时变时滞的电动汽车与发电机组协调频率控制方法
本专利技术涉及电力系统频率调节领域，尤其涉及一种包含时变时滞的电动汽车集群与发电机组协调频率控制方法。
技术介绍
在2015年巴黎气候大会上，来自世界各地的近200个国家和地区一致同意通过《巴黎协议》，为2020年后全球应对气候变化行动做出安排。在电力行业，为了达到节能减排的目的，大量的可再生能源正在或已经接入到电力系统中。在2020年英国风力发电的比例将达到总发电量的30％，而同期我国在“十三五”规划中也提出风电累积装机总量将达到210GW。由于可再生能源的间歇性导致负荷和发电功率不平衡，进而引起的调频问题是本专利技术的研究重点。以电动汽车集群为代表的负荷需求侧响应具有绿色环保、响应速度快、能够向电网反供电vehicle-to-grid(V2G)、价格便宜等优点。但是，由于通讯延迟和电动汽车在地理上分布广泛，在采集电动汽车状态或对电动汽车单体发送控制信号时存在明显的延迟，这种延迟会对系统稳定性产生不利影响。因此，降低时滞对电力系统调频的危害并确定系统的稳定裕度是利用电动汽车集群进行调频的重要问题。此外，一些可再生能源如风力发电机和太本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含时变时滞的电动汽车与发电机组协调频率控制方法，电力系统包括多个发电机组和多个电动汽车集群，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、构建电力系统负荷频率控制的数学模型，包括构建发电机负荷频率控制的动态数学模型及电动汽车负荷频率控制的动态数学模型，具体内容如下步骤1‑1)构建电力系统中发电机负荷频率控制的动态数学模型，首先，将电力系统中所有发电机组等效为单台发电机，则等效发电机的动态数学模型即为电力系统中发电机负荷频率控制的动态数学模型，表达式如下：

【技术特征摘要】
1.一种包含时变时滞的电动汽车与发电机组协调频率控制方法，电力系统包括多个发电机组和多个电动汽车集群，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、构建电力系统负荷频率控制的数学模型，包括构建发电机负荷频率控制的动态数学模型及电动汽车负荷频率控制的动态数学模型，具体内容如下步骤1-1)构建电力系统中发电机负荷频率控制的动态数学模型，首先，将电力系统中所有发电机组等效为单台发电机，则等效发电机的动态数学模型即为电力系统中发电机负荷频率控制的动态数学模型，表达式如下：式(1)中：△f是电力系统的频率偏差；△Y是等效发电机调速器阀门增量；△Pr是等效发电机蒸汽轮机的输出；△Pm是等效发电机的功率输出；是电力系统需要的等效发电机输出的功率值；Req是等效发电机调速器的下垂系数；TG是等效发电机调速器的执行时间常数；T1和T2表示等效发电机调速器的暂态时间常数；TT表示等效发电机涡轮机的时间常数；D是电力系统中的阻尼系数；Heq是电力系统的标称惯性常数；步骤1-2)构建电动汽车负荷频率控制的动态数学模型，第i个电动汽车集群负荷频率控制的动态数学模型为一阶模型，该一阶模型包括一个PI控制器；式(2)中，i＝0,1,…,N，表示电动汽车集群的个数；REV是电动汽车集群的功率调节的下垂系数；TAi是电动汽车集群的充放电时间常数；ni是电动汽车集群中的电动汽车数目；是电动汽车集群的输出功率；是电力系统需要电动汽车集群输出的功率值；KP是PI控制器的比例系数，KI是PI控制器的积分系数；KAi是电动汽车集群的充放电系数；式(3)至式(5)中：是电动汽车集群的充电系数；是电动汽车集群的放电系数；SOCi,j是电动汽车实时的电池状态；φSOCi,j是SOCi,j的概率密度函数；步骤1-3)在电动汽车集群负荷频率控制的动态数学模型中引入时变时滞后，电力系统频率偏差的导数为式(6)中：di(t)为电力系统中的时变时滞，且同时满足：0＝d0(t)≤di(t)≤τi,i＝1,2,…,N(7)0≤τ1≤τ2≤...≤τN＝τmax(9)式(7)、式(8)和式(9)中，d0(t)是i为0时的时变时滞，其值为0；τi是第i个时变时滞的上限，τmax是时变时滞上限的最大值；μi是第i个时变时滞随时间的变化率；步骤1-4)考虑电力系统的惯性不确定性，得出系统惯性鲁棒值式(10)中：Heq是电力系统的标称惯性常数，keq∈[-1,0]是系统惯性鲁棒系数；步骤1-5)以电力系统状态方程表达电力系统负荷频率控制的数学模型：式(11)中：t表示时间变量；x＝[△Y,△Pr,△Pm,△f,△PA1,△PA2,...,△PAi,...,△PAN-1,△PAN,∫△f]T为状态变量，属于N+5维实数向量为状态变量对时间的导数；Ai，为系统系数矩阵，i＝0,1,…,N，其中，N表示时滞环节数目；di(t)为系统的时滞常数；x(t-τi)为时滞状态变量；h(t，ξ)为状态变量的历史轨迹；上述代数变量均属于实数域△Ai为电力系统状态方程的不确定部分，且满足[△A0,△A1,...,△AN]＝DF[E0,E1,...,EN](12)式(12)中，D,是常数矩阵；F是一个未知的实矩阵且满足FTF≤I(13)式(13)中，符号T表示矩阵的转置，I表示单位矩阵；综上，可得非时滞系数矩阵A0，时滞系数矩阵Ai，i＝1,2,…,N的具体数值如下：当i＝0时，将A0用分块矩阵的形式表示，即其中2当i＝1,2,…,N时，将Ai用分块矩阵的形式表示，其中，其中当i＝0,1,2,…,N时属于4×4维实数矩阵当i＝0,1,2,…,N时属于4×(N+1)维实数矩阵当i＝0,1,2,…,N时属于(N+1)×4维实数矩阵当i＝0,1,2,…,N时属于(N+1)×(N+1)维实数矩阵常数矩阵D的具体数值如下：将D用分块矩阵的形式表示，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾宏杰，李晓萌，穆云飞，余晓丹，董朝宇，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12