[发明专利]基于电动汽车与温控负荷聚合体响应的频率协调控制方法

摘要

本发明涉及一种基于电动汽车与温控负荷聚合体响应的频率协调控制方法，包括下列步骤：识别电力系统的响应需求DP，确定当前在网的可控电动汽车与温控负荷及其工作状态；构建单体电动汽车与热泵的可控域，并计算电动汽车状态标识SOB与热泵状态标识SOT；计算负荷的聚合体参数；计算使参数REV与RHP变为0需要的汽车和热泵总功率改变量DPR0EV与DPR0HP；计算下发至电动汽车的调节信号DPEV与下发至热泵的调节信号DPHP的备选值；检验DPEV和DPHP的备选值是否超出聚合体的频率调节能力范围，若超出则进行修正，确定DPEV和DPHP最终值并发生至电动汽车聚合体与温控负荷聚合体。

主权项

1.一种基于电动汽车与温控负荷聚合体响应的频率协调控制方法，包括下列步骤：步骤1：识别电力系统的响应需求DP，确定当前在网的可控电动汽车与温控负荷及其工作状态；步骤2：构建单体电动汽车与热泵的可控域，并计算电动汽车状态标识SOB与热泵状态标识SOT，方法如下：第一步，设置电动汽车的充电初始时间t_start，充电结束时间t_end，充电目标值SOC_target，以及电池保养上边界SOC_max与下边界SOC_min，据此构建电动汽车可控域；根据下式计算编号为i的电动汽车状态标识SOBⁱ：i∈S_EV,0≤SOBⁱ≤1其中，SOCⁱ是第i个电动汽车的荷电状态；S_EV是可控汽车的集合；第二步，设置第j个热泵的用户舒适温度上边界与下边界据此构建热泵可控域，根据下式计算编号为j的热泵的状态标识SOT^j：j∈S_HP,0≤SOT^j≤1其中，是编号为j的热泵的回水温度；S_HP是可控热泵的集合；步骤3：计算负荷的聚合体参数，包括：电动汽车聚合体的状态参数SOA_EV，温控负荷聚合体的状态参数SOA_HP，SOA_EV变化率R_EV，以及SOA_HP变化率R_HP，方法如下：第一步，由下式计算得到SOA_EV：1)其中，N_EV‑all是处于可控状态的电动汽车数量；第二步，由下式计算得到SOA_HP：2)其中，N_HP‑all是处于可控状态的热泵数量；第三步，计算R_EV：首先需要先根据下式求得单体电动汽车的SOC变化率3)其中，是汽车的实时功率；是电动汽车电池的额定容量；再计算SOA_EV变化率R_EV；4)第四步，计算R_HP；先根据下式求得变化率5)其中，t是当前时刻；dt是采样时间间隔；是上次采样时记录下的回水温度；然后根据下式计算SOA_HP变化率R_HP：6)步骤4：计算使参数R_EV与R_HP变为0需要的汽车和热泵总功率改变量DPR0_EV与DPR0_HP；第一步，计算DPR0_EV，包括两种情况：1)若将R_EV从正值变为0，需使充电状态的可控汽车按照SOB降序排列的顺序依次切换至闲置状态，切换的汽车数量满足下式约束：7)其中，c^k是充电状态的可控汽车在按照SOB降序排列成的序列中第k个汽车的编号；2)若将R_EV从负值变为0，需使放电状态的可控汽车按照SOB升序排列的顺序依次切换至闲置状态，切换的汽车数量满足下式约束：8)其中，d^l是放电状态的可控汽车在按照SOB升序排列成的序列中第l个汽车的编号；DPR0_EV可由下式求得：9)第二步，计算DPR0_HP，包括两种情况：1)若将R_HP从正值变为0，需使开启的可控热泵按照SOT降序的顺序依次关闭，关闭的热泵数量满足下式中约束：10)其中，o^m是开启的可控热泵在按照SOT降序排列成的序列中第m个热泵的编号；是该热泵上一次关闭时记录下的变化速率；2)若将R_HP从负值变为0，需使关闭的可控热泵按照SOT升序的顺序依次开启，开启热泵数量满足下式中约束：11)其中，fⁿ是关闭的可控热泵在按照SOT升序排列成的序列中第n个热泵的编号；是该热泵上一次开启时记录下的变化速率；DPR0_HP由下式求得：12)步骤5：计算下发至电动汽车的调节信号DP_EV与下发至热泵的调节信号DP_HP的备选值；第一步，计算DP减去DPR0_EV与DPR0_HP之和后的差值(DP_rest)：13)DP_rest＝DP‑(DPR0_EV+DPR0_HP)第二步，计算得到DP_EV和DP_HP备选值，包括多种情况：1)当DP_rest＝0时，根据下式计算得到DP_EV和DP_HP：14)2)当DP_rest＞0时，根据下式计算得到DP_EV和DP_HP：15)3)当DP_rest＜0时，根据下式计算得到DP_EV和DP_HP：If(DP_rest＜0)&(SOA_EV＞SOA_HP),If(DP_rest＜0)&(SOA_EV＜SOA_HP),步骤6：检验DP_EV和DP_HP的备选值是否超出聚合体的频率调节能力范围，若超出则进行修正，确定DP_EV和DP_HP最终值并发生至电动汽车聚合体与温控负荷聚合体；第一步，C_EV‑up与C_EV‑down分别是电动汽车聚合体的总功率上调裕度与总功率下调裕度，比较DP_EV与C_EV‑up、C_EV‑down的大小关系，该步骤包括多种情况：1)如果DP_EV≥C_EV‑up，则使得DP_EV和DP_HP的备选值变为：2)如果DP_EV＜C_EV‑down，则使得DP_EV和DP_HP的备选值变为：第二步，C_HP‑up与C_HP‑down分别是温控负荷聚合体的总功率上调裕度与总功率下调裕度，比较DP_HP与C_HP‑up、C_HP‑down的大小关系，确定DP_EV和DP_HP的最终值，该步骤包括多种情况：1)如果DP_HP≥C_HP‑up，则使得DP_EV和DP_HP的值变为：2)如果DP_HP＜C_HP‑down，则使得DP_EV和DP_HP的值变为：最终保证DP_EV∈[C_EV‑down,C_EV‑up]，DP_HP∈[C_HP‑down,C_HP‑up]；步骤7：电动汽车聚合体根据排序算法改变特定电动汽车的工作状态以响应DP_EV；温控负荷聚合体根据状态序列模型改变特定热泵的工作状态以响应DP_HP；电动汽车聚合体响应DP_EV，包括两种情况：1)DP_EV小于0时，将正在充电的可控汽车按照SOB降序的顺序依次切换至闲置状态直到达到要求；若上述汽车都已切换完毕仍不能满足调频需求，将所有闲置的可控汽车按照SOB由高到低依次切换至放电状态，直到功率改变量响应DP_EV；2)DP_EV大于0时，将放电的可控汽车按照SOB升序的顺序依次切换至闲置状态直到满足要求；若所有放电可控汽车都已切换到闲置状态而仍不能满足调频需求，将闲置的可控汽车按SOB由低到高依次切换至充电状态，直到功率改变量响应DP_EV；状态序列模型控制热泵响应DP_HP，分两种情况：1)当DP_HP小于0时，开启的可控热泵按照SOT降序的顺序依次关闭，直到满足功率响应要求；2)当DP_HP大于0时，关闭的可控热泵按照SOT升序的顺序依次开启，直到功率改变量等于DP_EV。