[发明专利]一种电网需求侧响应资源频率响应能力评估方法

摘要

本发明涉及一种电网需求侧响应资源频率响应能力评估方法，该方法将电动汽车的状态分为四种：双向可控状态，充电可控状态，反供电可控状态，不可控状态；确定各辆电动汽车的状态，若电动汽车充放电曲线位于充放电可行域内，则处于双向可控状态；若电动汽车充放电曲线位于上边界，则处于反供电可控状态；若电动汽车充放电曲线位于下边界，则处于充电可控状态；若电动汽车处于非停靠状态或其充放电曲线位于强制充电边界，则处于不可控状态；根据每辆电动汽车的状态将其分四个群；根据动态分群结果评估电动汽车频率响应能力。本发明可以反映每一时刻电动汽车总充放电功率可调节的区间和裕度。

主权项

一种电网需求侧响应资源频率响应能力评估方法，该评估方法适用的控制方法为：步骤1：识别当前时刻停靠电动汽车数量，并设置停靠车辆用户需求参数：设置电动汽车充电初始时间(t_s)；电动汽车预计出行时间(t_e)；电动汽车充电目标值(SoC_target)；步骤2：识别停靠电动汽车充放电控制参数：识别车载电池实时荷电状态(SoC(t))；以防止过度放电为目标的最小荷电状态(SoC_min)；以防止过度充电为目标的最小荷电状态(SoC_max)；车载电池可接受最大充电功率(P_max)；车载电池容量(E)；步骤3：计算每台停靠电动汽车初始充电功率$P_0=\frac{{\mathrm{SoC}}_{t\arg et}-{\mathrm{SoC}}_{start}}{t_e-t_0}\&times;E;$步骤4：识别电力系统实时频率(f)，计算系统实时频率偏差(Δf)；步骤5：对每辆可控电动汽车构建充放电可行域，确定电动汽车充放电曲线位置；根据t_s，t_e，SoC_min，SoC_max，SoC_target，P_max构建电动汽车充放电可行域，根据当前时间、当前充放电功率以及当前SoC值，确定充放电曲线位置；位于上边界的判断条件为SoC(t)＝SoC_max；位于下边界的判断条件为SoC(t)＝SoC_min；位于强制充电边界的判断条件为$SoC\left(t\right)={\mathrm{SoC}}_{t\arg et}-\frac{(t_e-t)\&times;P_{max}}{E},$t为当前时间；若SoC_min<SoC(t)<SoC_max，且$SoC\left(t\right)\&gt;{\mathrm{SoC}}_{t\arg et}-\frac{(t_e-t)\&times;P_{max}}{E},$则充放电曲线的位置为位于充放电可行域内；步骤6：对每辆可控电动汽车构建强制充电区和下垂控制区，确定充电功率；第一步，判断系统频率状态；第二步，根据系统频率状态构建强制充电区和下垂控制区，包括两种情形：1)系统频率偏高即Δf≥0时，将充放电可行域划分为下垂控制区和强制充电区；利用直角坐标系描述充放电可行域，横轴为时间，纵轴为车载电池SoC值；首先设定可控系数α，将强制充电边界向左平移β＝α×|Δf|，充放电可行域位于平移后与平移前边界之间的区域为强制充电区；确定强制充电区后，将充放电可行域内其余部分确定为下垂控制区；可变参数的选取区间为α∈[2000s/Hz,4000s/Hz]，为了达到最好的控制效果，可选取α＝4000s/Hz；2)当系统频率偏低时(Δf≤0)，充放电可行域均为下垂控制区；第三步，确定是否进行强制充电，包括以下情形：1)若电动汽车充放电曲线位于强制充电区内，则设置电动汽车充电功率为P_max；2)若电动汽车充放电曲线位于强制充电边界上，则设置电动汽车充电功率为P_max；第四步，若不需强制充电，计算下垂控制充放电功率P’，包括以下情形：设置k₊和k_‑数值，确定电动汽车充放电功率，其中，k₊为系统频率增加时用户增加充电功率的参与度，k_‑为系统频率降低时用户减少充电功率或增大反供电功率的参与度；参数的选取区间为k₊∈[5kW/Hz,10kW/Hz]，k_‑∈[5kW/Hz,10kW/Hz]；1)设定阈值Δf_db，若Δf∈[‑Δf_db,Δf_db]，则P’＝P₀；2)若Δf>Δf_db，则P’＝P₀+k₊×Δf；若P’>P_max，则P’＝P_max；3)若Δf<Δf_db，则P’＝P₀+k_‑×Δf；若P’<P_min，则P’＝P_min；第五步，设置电动汽车充放电功率P，包括以下情形：1)若电动汽车充放电曲线位于下边界，则设置电动汽车充电功率包括以下情形：①若P’>0，则P＝P’；②若P’≤0，则P＝0；2)若电动汽车充放电曲线位于上边界，则设置电动汽车充电功率包括以下情形：①若P’<0，则P＝P’；②若P’≥0，则P＝0；3)若电动汽车充放电曲线位于下垂控制区，则P＝P’；此种控制方法的评估方法如下：(1)将电动汽车的状态分为四种：双向可控状态，充电可控状态，反供电可控状态，不可控状态，处于双向可控状态的电动汽车可以调节充放电功率；处于充电可控状态的电动汽车可以调节充电功率，而不能进行反供电；处于反供电可控状态的电动汽车可以调节反供电功率，而不能进行充电；处于不可控状态的电动汽车的充放电功率不可控；(2)确定各辆电动汽车的状态，若电动汽车充放电曲线位于充放电可行域内，则处于双向可控状态；若电动汽车充放电曲线位于上边界，则处于反供电可控状态；若电动汽车充放电曲线位于下边界，则处于充电可控状态；若电动汽车处于非停靠状态或其充放电曲线位于强制充电边界，则处于不可控状态；(3)根据每辆电动汽车的状态将其分为四个群，双向可控群，充电可控群，反供电可控群和不可控群；(4)根据动态分群结果评估电动汽车频率响应能力，包括以下步骤：计算电动汽车负荷的充放电功率和其上下边界；对于属于双向可控群的电动汽车，其功率上边界为P_max，功率下边界为P_min；对于属于充电可控群的电动汽车，其功率上边界为P_max，功率下边界为0；对于属于反供电可控群的电动汽车，其功率上边界为0，功率下边界为P_min；对于属于不可控群的电动汽车，其功率上、下边界均为实际充放电功率；电动汽车负荷充放电功率及其上下边界计算方式为：其中，P_充放电为电动汽车负荷充放电功率；P_上边界、P_下边界分别为电动汽车负荷充放电功率的上边界、下边界；P_i为第i辆电动汽车的充放电功率；P_{i_max}、P_{i_min}分别为第i辆电动汽车的充放电功率的上边界、下边界；N为电动汽车总数目。