[发明专利]一种电动汽车和热水器可控负荷协调频率控制系统及方法

权利要求书

1.一种电动汽车和热水器可控负荷协调频率控制系统，其特征在于，包括中央负荷调度终端和多个本地控制终端，多个电动汽车和多个热水器通过本地控制终端控制，中央负荷调度终端通过双向通信网络与电动汽车和热水器之间进行信息交换；

建立电动汽车和热水器控制系统模型、电动汽车调度模型和热水器调度模型，根据响应速度和可控容量将负荷频率控制信号发送给负荷频率控制信号发生器、储能系统、电动汽车和热水器，具体为：

将控制信号发送到热水器，无法被热水器覆盖的频率控制信号分量分别作为第一热水器频率控制信号分量和第二热水器频率控制信号分量，并输入到频率控制信号发生器中；

将由于响应速度和频率控制信号容量而不能被频率控制信号发生器覆盖的分量分别作为第一电动汽车频率控制信号分量和第二电动汽车频率控制信号分量输入到电动汽车中，将电动汽车无法涵盖的频率控制信号分量输入到储能系统。

2.如权利要求1所述的电动汽车和热水器可控负荷协调频率控制系统，其特征在于，所述第一热水器频率控制信号分量通过时间常数T_hpc和T_im的高通滤波器提取，具体的高通滤波器的表达式为：

3.如权利要求1所述的电动汽车和热水器可控负荷协调频率控制系统，其特征在于，所述第一电动汽车频率控制信号分量由时间常数T_H1＝9(s)的高通滤波器提取，具体的高通滤波器的表达式为：

4.如权利要求1所述的电动汽车和热水器可控负荷协调频率控制系统，其特征在于，第一电动汽车频率控制信号分量和第二电动汽车频率控制信号分量，通过常数T_H2＝600(s)的高通滤波器用于抑制控制信号的长期波动引起的SOC波动，具体的高通滤波器的表达式为：

5.一种电动汽车和热水器可控负荷协调频率控制方法，其特征在于，利用权利要求1-4任一项所述的可控负荷协调频率控制系统，根据建立的电动汽车调度模型和热水器调度模型，得到电动汽车和总热水器的可控容量，并根据标称数据，得到负荷频率控制信号发生器和储能系统可控容量，根据响应速度和可控容量将负荷频率控制信号发送给负荷频率控制信号发生器、储能系统、电动汽车和热水器。

6.如权利要求5所述的电动汽车和热水器可控负荷协调频率控制方法，其特征在于，中央负荷调度终端基于预设时间间隔更新一次的可控电动汽车的平均SOC信息，对电动汽车的负荷频率控制信号进行偏置，得到电动汽车的可控容量具体为：

其中，为电动汽车可控容量上限，为电动汽车可控容量下限，ΔP_bias(t)为电动汽车对负荷频率控制信号的充电/放电偏置，C_EV(t)为可控电动汽车的总逆变器容量。

7.如权利要求6所述的电动汽车和热水器可控负荷协调频率控制方法，其特征在于，中央负荷调度终端产生范围内负荷频率控制信号，并通过本地控制终端将负荷频率控制信号和ΔP_bias(t)的总和发送给电动汽车，如果电动汽车的平均SOC低于80％或高于90％，电动汽车可控容量下限和容量上限分别视为零。

8.如权利要求5所述的电动汽车和热水器可控负荷协调频率控制方法，其特征在于，当电动汽车的SOC控制在85％±5％时，电动汽车处于可控状态。

9.如权利要求5所述的电动汽车和热水器可控负荷协调频率控制方法，其特征在于，将热水器分成多个组，中央负荷调度终端根据每组热水器的预期加热时间段的标准偏差和平均值，估算热水器的总功耗变化，确定启动时间和控制周期，并调度启动命令和负荷频率控制信号发送给本地控制终端，每个本地控制终端都以预设时间间隔随机启动其对应的热水器。

10.如权利要求5所述的电动汽车和热水器可控负荷协调频率控制方法，其特征在于，第i组中热水器的总可控容量为：

其中，是运行中的第i组热水器的总额定功耗，是第i组中第一个热水器启动时间，是第一个启动热水器的功耗稳定时间，是在开始的最后一个启动的热水器的功耗稳定时间。