一種基于行駛模型的電動汽車參與電網調頻調度方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于電網調度技術領域，更為具體地講，涉及一種基于行駛模型的電動汽 車參與電網調頻調度方法。
【背景技術】
[0002] 電動汽車在環保方面的優勢，是傳統汽車無法比擬的，受到了全世界范圍的廣泛 關注。隨著電池設備、驅動技術的不斷發展，促使電動汽車飛速發展。大量電動汽車接入電 網，對電網的負荷承受能力帶來了巨大的挑戰，影響了電網的安全運行。隨著電動汽車充放 電設備技術發展逐漸成熟，將電動汽車納入電網調度成為了新的研究趨勢。
[0003] 電動汽車電池能夠在短時間內快速響應電網頻率需求，通過對大量電動汽車的調 度，可以幫助電網改善其運行特性。國內外對于電動汽車參與調頻服務的調度方法研究較 多，但是考慮汽車用戶行駛模型的調度方法即電動汽車參與電網調頻調度過程中優先考慮 電動汽車用戶的行駛需求的優化解決方法研究較少。在電網對參與調頻服務的電動汽車調 度過程中，大多忽略電動汽車流動性的特點，而只是在電動汽車長時間接入電網的整個調 度循環周期結束時保證電動汽車的電量需求。這樣將導致電動汽車在調度周期結束之前離 開時，電池電量不能保證電動汽車下一段旅程的需求，這將影響電動汽車用戶的日常生活。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于行駛模型的電動汽車參與 電網調頻調度方法，在滿足電動汽車出行需求電量的基礎上，盡可能地增加電動汽車集群 收益，減小對某輛電動汽車電池大幅度的使用。
[0005] 為實現上述發明目的，本發明一種基于行駛模型的電動汽車參與電網調頻調度方 法，其特征在于，包括以下步驟：
[0006] (1)、計算各電動汽車的期望SOCexp
[0007] (I. 1)、將控制中心監測管轄內的電動汽車接入充電粧；
[0008] (1.2)、控制中心根據各電動汽車的行駛數據，分別計算出每臺電動汽車的期望 SOCexp;
[0009] (2)、控制中心確定出每臺電動汽車的當前狀態
[0010] 調度開始時，控制中心將每臺電動汽車的當前SOC與該臺電動汽車的期望SOCexp 進行比較，如果SOC < SOCmp，該電動汽車處于充電狀態，則在電池有效容量范圍內對電動 汽車進行快速率充電，并進入下一輪的調度；如果SOC > SOCexp，該電動汽車處于參與調頻 狀態，并進入步驟（3);
[0011] (3)、控制中心對處于參與調頻狀態的電動汽車進行調度
[0012] (3. 1)、電網每隔時間T向控制中心發送調頻信號，控制中心根據調頻信號和電動 汽車的當前S0C，組織電動汽車電池容量跟蹤調頻信號；
[0013] 控制中心再通過協調電動汽車總收益和跟蹤調頻信號的精度，由式（1)~（6)計 算出參與調頻的電動汽車的總容量Rcipt (t);
[0014]
[0020] 其中U (t)是參與調頻的電動汽車總收益；Rcipt (t)是t時刻參與調頻的電動汽車總 容量；是t時刻第η輛電動汽車參與調頻的容量；N表示控制中心調度參與調頻的電 動汽車數量；Prag (t)和I^ha (t)是調頻容量價格和節點電價；α、β、γ為權重系數；XS (t) 表示調頻信號，X表示調頻信號的正負取值，當X = 1時，電動汽車參與下調服務，當X = -1 時，電動汽車參與上調服務；SOCn⑴表示第η輛電動汽車t時刻的電池 SOC狀態； 表示第η輛電動汽車期望的電池 SOC狀態；表示第n輛電動汽車電池有效范圍的最 大值；表示第η輛電動汽車t時刻可參與調頻服務充放電的功率值；#二和#二 分別表示第η輛電動汽車充放電功率的最小值和最大值；
[0021] (3. 2)、控制中心將步驟（3. 1)計算得到的總容量按照電動汽車電池可用容量的 范圍，通過式（7)~（12)計算分配給每臺電動汽車，分配完成后，每臺電動汽車中參與調頻 的容量占可用容量的百分比最小；
[0028] 其中，J(t)表示電動汽車參與調頻容量占可用容量百分比之和；Rn(t)表示t時刻 控制中心分配給第η輛電動汽車參與調頻的容量；S0Cn(t)和S0Cn(t-l)表示第η輛電動汽 車t時刻和t-ι時刻的電池 SOC狀態；see:表示第n輛電動汽車電池有效范圍的最大值； PRn(t)表示第η輛電動汽車t時刻參與調頻服務充放電的功率值；
[0029] (3.3)、控制中心將總容量Ut)分配完成后，結束本次調度，并返回步驟（2)，待 接收到T+1時刻的調頻信號后，進行下一輪調度。
[0030] 本發明的發明目的是這樣實現的：
[0031] 本發明基于行駛模型的電動汽車參與電網調頻調度方法，通過協調跟蹤調頻信號 精度和電動汽車的總收益計算電動汽車參與調頻總容量，在穩定電網頻率的同時使得電動 汽車總收益最大。然后，根據電動汽車可用容量范圍，將計算得到的總容量公平分配給參與 調頻的電動汽車，這樣非常好的滿足了電動汽車的需求電量，方便了電動汽車用戶的隨時 出行需求，可以激勵更多的用戶參與到調頻服務中。
[0032] 同時，本發明基于行駛模型的電動汽車參與電網調頻調度方法還具有以下有益效 果：
[0033] (1)、本發明通過協調電動汽車總收益和調頻信號跟蹤精度，在穩定電網頻率的基 礎上，實現了電動汽車總收益的最大化；
[0034] (2)、根據電動汽車可用容量的不同給電動汽車分配調頻容量，不僅滿足了電動汽 車用戶行駛需求，還減少了對某一輛電動汽車電池的大幅度使用，同時保護了電池。
【附圖說明】
[0035] 圖1是本發明基于行駛模型的電動汽車參與電網調頻調度方法的流程圖；
[0036] 圖2是本發明中，電動汽車集群跟蹤調頻信號圖；
[0037] 圖3是對比案例中，電動汽車集群跟蹤調頻信號圖；
[0038] 圖4是本發明中，電動汽車電量隨時間變化圖；
[0039] 圖5是對比案例中，電動汽車電量隨時間變化圖。
【具體實施方式】
[0040] 下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行描述，以便本領域的技術人員更好地 理解本發明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當已知功能和設計的詳細描述也許 會淡化本發明的主要內容時，這些描述在這里將被忽略。
[0041] 實施例
[0042] 圖1是本發明基于行駛模型的電動汽車參與電網調頻調度方法的流程圖。
[0043] 在本實施例中，如圖1所示，本發明基于行駛模型的電動汽車參與電網調頻調度 方法，包括以下步驟：
[0044] S1、讀取電動汽車的行駛數據
[0045] 在本發明中，控制中心監測管轄內的電動汽車均采用通勤電動汽車，當電動汽車 停入充電站接入到充電粧時，控制中心可讀取到電動汽車的行駛數據和當前的SOC ;
[0046] S2、計算電動汽車行駛時每公里的能耗量Eni
[0047] Eni= E · η
[0048] 其中，E表示電動汽車標準能耗值，η表示電動汽車電池放電效率；
[0049] S3、計算電動汽車行駛時的日需求電量De
[0050] De= Md*En
[0051] 其中，Md為電動汽車的日行駛距離，可以通過對電動汽車在一個月內的行駛數據 求均值得到；
[0052] S4、計算電動汽車的期望SOCexp
[0053] SOCexp= SOC n*20% +DE/C+En*l/C
[0054] 其中，SOCnS電動汽車電池的有效容量，C表示電池總容量，可以在電池的產品說 明書中讀取；在本實施例中，通勤電動汽車電池的有效容量范圍為20%~95% ;
[0055] S5、控制中心確定出每臺電動汽車的當前狀態
[0056] 調度開始時，控制中心將每臺電動汽車的當前SOC與該臺電動汽車的期望SOCexp 進行比較，如果SOC < SOCmp，該電動汽車處于充電狀態，則在電池有效容量范圍內對電動 汽車進行快速率充電，并進入下一輪的調度；如果SOC > SOCexp，該電動汽車處于參與調頻 狀態，并進入步驟S6 ;以此確定出所有電動汽車的當前狀態；
[0057] S6、控制中心對處于參與調頻狀態的電動汽車進行調度
[0058] S6. 1)、電網每隔時間T向控制中心發送調頻信號，控制中心再根據調頻信號和電 動汽車的當前S0C，組織電動汽車電池容量跟蹤調頻信號；
[0059] 控制中心再通過協調電動汽車總收益和跟蹤調頻信號的精度，由式（1)~（6)計 算出參與調頻的電動汽車的總容量R cipt (t);
[0060]
L0066」 共中U⑴是參與調頻的電動η半總嘆藍；Kcipt⑴是t時刻參與調頻的電動η半總 容量；尺丨，,(0是t時刻第η輛電動汽車參與調頻的容量；N表示控制中心調度參與調頻的電 動汽車數量；Prag (t)和I^ha (t)是調頻容量價格和節點電價；α、β、γ為權重系數；XS (t) 表示調頻信號，X表示調頻信號的正負取值，當X = 1時，電動汽車參與下調服務，當X = -1 時，電動汽車參與上調服務；SOCn⑴表示第η輛電動汽車t時刻的電池 SOC狀態；SOC; 表示第η輛電動汽車期望的電池 SOC狀態；表示第n輛電動汽車電池有效范圍的最 大值；表示第η輛電動汽車t時刻可參與調頻服務充放電的功率值；PiCn和