一种电动汽车参与微电网频率控制方法技术

本发明专利技术公开了一种电动汽车参与微电网频率控制方法，包括如下步骤：步骤一，建立电动汽车锂离子电池充放电模型，步骤二，根据所述电动汽车锂离子电池充放电模型中单量电动汽车响应系数K

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车参与微电网频率控制方法

：
[0001]本专利技术属于控制算法在电动汽车参与频率控制中的应用
，尤其涉及一种电动汽车参与微电网频率控制方法。

技术介绍
：
[0002]随着社会经济的发展与节能减排之间矛盾的激化，低碳经济成为中国可持续发展的关键。传统电网频率调节是调整发电机组出力，通过功率交换来消除系统频率偏差，保证供电可靠性。然而，孤岛微电网主要由柴油发电机和风力、光伏等间歇性可再生能源提供电能，柴油发电机组爬坡率低，响应速度慢，难以及时应对可再生能源出力变化，这对微电网的频率调节增加了困难，系统稳定和经济运行更具挑战性。因此，亟需一种爬坡率高和响应速度快的调频方法来面对新的挑战。
[0003]电动汽车参与电网调频能有效解决以上问题，然而，电动汽车作为需求侧响应，首先需要满足用户用车需求，当电动汽车离并网产生扰动时不但会影响调频效果，严重时甚至造成系统频率崩溃。目前，针对电动汽车参与频率控制所用算法未考虑电动汽车离并网不确定性，且所设计控制器未考虑扰动统计特性，过于保守导致系统动态性能降低，甚至导致控制问题不可解。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种电动汽车参与微电网频率控制方法，该方法将电动汽车出行特性与参与电网评率控制相组合，采用随机模型预测控制器对其进行处理，在保证用户需求的同时具有良好的负荷跟踪能力。
[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种电动汽车参与微电网频率控制方法，所述微电网包括频率控制器，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
[0007]步骤一，建立电动汽车锂离子电池充放电模型，即：
[0008][0009]式中，ΔP
AG
为单辆电动汽车输出功率偏差，Δf为系统频率偏差，K
o
为单量电动汽车响应系数，表征电动汽车对调度信号的响应程度，V
cc
为电池充放电电压，T
EV
为电动汽车充放电惯性环节的时间常数，表征电动汽车充放电功率调整速度；
[0010]步骤二，根据所述电动汽车锂离子电池充放电模型中单量电动汽车响应系数K
o
构建集群电动汽车调频模型；
[0011][0012]式中，K
EV
为电动汽车调频比例系数，n1，n2…
n8，K
o1
，K
o2
…
K
o8
和V
cc1
，V
cc2
…
V
cc8
分别表示荷电状态为10％～20％，20％～30％...80％～90％的电动汽车的数量，响应系数和充放
电电压；
[0013]步骤三，根据所述集群电动汽车调频模型的中电动汽车调频比例系数K
EV
构建电动汽车参与微电网调频状态空间模型；
[0014][0015][0016]式中，表示系统的状态变量，u＝u
EV
表示系统输入，w表示系统扰动量，系统输出项为Δf；
[0017]步骤四，根据电动汽车参与微电网调频状态空间模型按照如下公式获得微电网频率偏差；
[0018][0019]式中，ΔK
EV
为电动汽车比例系数变化量，当系统处于稳态，即无电动汽车离并网时，ΔK
EV
为0；和分别为OD对中在t时刻抵达节点j和离开节点j的电动汽车数量；f(SOC
i
)为荷电状态为SOC
i
的电动汽车数量的概率密度。
[0020]步骤五，将电动汽车离并网不确定性、风电波动不确定性和负荷波动的确定性作为干扰噪声输入电动汽车参与微电网调频状态空间模型获得状态空间模型的扰动项；
[0021]步骤六，所述频率控制器执行步骤一至步骤五实现电动汽车参与微电网频率稳定性。
[0022]有益效果
[0023]本专利技术提出一种电动汽车参与微电网频率控制方法，首先，从电动汽车充放电模型和集群电动汽车调频模型出发，考虑到电动汽车用户需求，将电动汽车离并网不确定性转化为控制系统中参数的不确定性，建立了时变参数的电动汽车参与微电网调频状态空间方程；其次，通过以往对电动汽车出行规律和充电需求分析的研究，结合电动汽车出行链中各种特征量(出行路径、路段车辆数、行程耗能等)的概率分布，推导出电动汽车调频时变参
数的概率统计特性，进而将电动汽车离并网不确定性转化为随机参数噪声，与风力发电的随机外部噪声和负荷的确定性外部噪声共同构成状态空间方程的扰动项；最后，采用随机模型预测控制的方法进行处理；
[0024]本专利技术考虑电动汽车本身离并网不确定性对系统造成的影响，并将电动汽车出行规律考虑到控制器设计中，使得控制器设计更加合理，系统频率更加稳定，保守性下降，经济性更好。
附图说明
[0025]图1是本专利技术一种电动汽车参与微电网频率控制方法中电动汽车充放电模型图；
[0026]图2是本专利技术一种电动汽车参与微电网频率控制方法中电动汽车响应系数阶梯式自适应变化曲线图；
[0027]图3是本专利技术一种电动汽车参与微电网频率控制方法中集群电动汽车协调柴油机组联合调频示意图；
[0028]图4是本专利技术一种电动汽车与微电网频率控制方法中考虑电动汽车离并网不确定性频率偏差对比曲线图；
[0029]图5是本专利技术所提方法与其他方法效果对比图。
具体实施方式
[0030]下面结合附图1
‑
5对本专利技术作出详细说明：
[0031]本专利技术的一种电动汽车参与微电网频率控制方法，包括如下步骤：
[0032]步骤一，建立电动汽车锂离子电池充放电模型，所述步骤一的电动汽车锂离子电池充放电模型如图1所示，其中各参量如下：
[0033][0034]式中，ΔP
AG
为单辆电动汽车输出功率偏差，Δf为系统频率偏差，K
o
为单量电动汽车响应系数，表征电动汽车对调度信号的响应程度，V
cc
为电池充放电电压，T
EV
为电动汽车充放电惯性环节的时间常数，表征电动汽车充放电功率调整速度；充放电电压V
cc
计算公式如下：
[0035]V
cc
＝V
in
+V
oc
+V
p
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0036]式中，V
in
为电池内阻电压，V
oc
为电池开路电压，V
p
为电池极化电压；其计算公式分别如下：
[0037]V
in
＝IR
in
ꢀꢀ
(3)
[0038][0039][0040]式中，I为电池流过的电流，R
in
为电池内阻，R
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车参与微电网频率控制方法，所述微电网包括频率控制器，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤一，建立电动汽车锂离子电池充放电模型，即：式中，ΔP
AG
为单辆电动汽车输出功率偏差，Δf为系统频率偏差，K
o
为单量电动汽车响应系数，表征电动汽车对调度信号的响应程度，V
cc
为电池充放电电压，T
EV
为电动汽车充放电惯性环节的时间常数，表征电动汽车充放电功率调整速度；步骤二，根据所述电动汽车锂离子电池充放电模型中单量电动汽车响应系数K
o
构建集群电动汽车调频模型；式中，K
EV
为电动汽车调频比例系数，n1，n2…
n8，K
o1
，K
o2
…
K
o8
和V
cc1
，V
cc2
…
V
cc8
分别表示荷电状态为10％～20％，20％～...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵立坤，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：