大規(guī)模電動汽車輔助電網(wǎng)調(diào)頻的協(xié)調(diào)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大規(guī)模電動汽車輔助電網(wǎng)調(diào)頻的協(xié)調(diào)控制策略。所述策略將電網(wǎng)運行狀態(tài)劃分為五種：正常狀態(tài)，預(yù)警狀態(tài)，應(yīng)急狀態(tài)，極限狀態(tài)和恢復(fù)狀態(tài)，根據(jù)電網(wǎng)實際情況，并結(jié)合電動汽車準確迅速響應(yīng)的優(yōu)勢針對不同的運行狀態(tài)制定合理的響應(yīng)控制策略，達到電動汽車與電網(wǎng)調(diào)頻裝置之間協(xié)調(diào)響應(yīng)的目的。本發(fā)明中各控制策略根據(jù)電網(wǎng)的擾動大小對應(yīng)不同的響應(yīng)門檻和響應(yīng)幅度值，且能夠根據(jù)電網(wǎng)頻率偏差信號判斷其變化趨勢，動態(tài)調(diào)整響應(yīng)策略。
【專利說明】大規(guī)模電動汽車輔助電網(wǎng)調(diào)頻的協(xié)調(diào)控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種大規(guī)模電動汽車輔助電網(wǎng)調(diào)頻的協(xié)調(diào)控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 石油資源的大量消耗帶來的環(huán)境污染和能源危機等問題，已成為世界各國關(guān)注的 焦點，節(jié)能減排和能源發(fā)展已將電動汽車推上了歷史的舞臺，電動汽車的迅速發(fā)展為保障 電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供了新的方法。大量電動汽車隨機和無序接入電網(wǎng)勢必會增加系 統(tǒng)的負荷水平，造成局部電網(wǎng)負荷供應(yīng)緊張，給電網(wǎng)帶來負面沖擊。但是伴隨儲能技術(shù)、電 機及其控制技術(shù)的發(fā)展使得電動汽車不僅僅是電力的索取者，而是一個能夠為電網(wǎng)提供調(diào) 壓、調(diào)頻、旋轉(zhuǎn)備用，輔助電網(wǎng)運行的積極參與者。隨著V2G (vehicle-to-grid)技術(shù)的發(fā) 展，電動汽車參與電網(wǎng)調(diào)頻，實現(xiàn)智能需求響應(yīng)方面的研究也得到了不斷的深入，V2G相對 于傳統(tǒng)調(diào)頻方式有其不可取代的優(yōu)勢，被認為是未來調(diào)頻的最佳之選。
[0003] 目前，研究V2G參與電網(wǎng)調(diào)頻的可行性主要體現(xiàn)在以下方面： (1)電動汽車在全世界范圍內(nèi)已進入全面推廣階段。據(jù)統(tǒng)計，在中等發(fā)展速度下，至 2020、2030和2050年，電動汽車占美國汽車總量的比例將分別達到35%，51%和62%。我國 預(yù)計到2030年，電動汽車數(shù)量將增長到6000萬輛。每輛電動汽車充電功率按10kW計算， 最極端情況下，6000萬輛電動汽車同時充電，則總充電功率將達到6億千瓦，占2030年全國 預(yù)計總裝機容量23. 2億千瓦的26%。
[0004] (2)可根據(jù)電力系統(tǒng)頻率偏差對電動汽車的充放電狀態(tài)進行調(diào)節(jié)。當系統(tǒng)頻率下 降時，減小電動汽車的充功率達到減小系統(tǒng)負荷的目的，當系統(tǒng)頻率下降比較嚴重時甚至 可以向電網(wǎng)饋電以增加供電量；當系統(tǒng)頻率上升時，控制電動汽車最大功率充電以增加系 統(tǒng)負荷。
[0005] (3)電動汽車充放電過程是電磁和化學反應(yīng)的過程，無機械過程，所以其能夠?qū)﹄?網(wǎng)信號進行連續(xù)響應(yīng)，且響應(yīng)準確快速，在一定程度上減少了系統(tǒng)有功儲備。
[0006] (4)在相對短的時間內(nèi)，電動汽車充放電是非剛性的，即電動汽車充電時間比較 靈活，同時在短時間內(nèi)對電動汽車充放電狀態(tài)或功率進行調(diào)節(jié)對用戶和電動汽車影響比較 小。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明主要研究大規(guī)模電動汽車與傳統(tǒng)機組調(diào)頻之間的協(xié)調(diào)控制，研究相應(yīng)控制 策略，提供一種能在電網(wǎng)頻率發(fā)生異常時快速響應(yīng)并調(diào)整充放電狀態(tài)，輔助電網(wǎng)快速恢復(fù) 正常運行水平，保障電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定運行的控制方法。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案包括： 本發(fā)明的有益效果是：將電網(wǎng)運行狀態(tài)劃分為五種：正常狀態(tài)，預(yù)警狀態(tài)，應(yīng)急狀態(tài)， 極限狀態(tài)和恢復(fù)狀態(tài)，根據(jù)電網(wǎng)實際情況，并結(jié)合電動汽車準確迅速響應(yīng)的優(yōu)勢針對不同 的運行狀態(tài)制定合理的響應(yīng)控制策略，達到電動汽車與電網(wǎng)調(diào)頻裝置之間協(xié)調(diào)響應(yīng)的目 的。本發(fā)明中各控制策略根據(jù)電網(wǎng)的擾動大小對應(yīng)不同的響應(yīng)門檻和響應(yīng)幅度值，且能夠 根據(jù)電網(wǎng)頻率偏差信號判斷其變化趨勢，動態(tài)調(diào)整響應(yīng)策略。能在電網(wǎng)頻率發(fā)生異常時快 速響應(yīng)并調(diào)整充放電狀態(tài)，輔助電網(wǎng)快速恢復(fù)正常運行水平，保障電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定運行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1為本發(fā)明整個系統(tǒng)的硬件構(gòu)成、信息流動和策略的執(zhí)行過程示意圖； 圖2為本發(fā)明電動汽車與傳統(tǒng)機組協(xié)調(diào)控制的具體實施流程框圖； 圖3為本發(fā)明電動汽車輔助電網(wǎng)調(diào)頻流程圖。

【具體實施方式】
[0010] 以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0011] 參照附圖1，配電網(wǎng)調(diào)度中心負責對電力系統(tǒng)運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測和劃分，在大 規(guī)?；ヂ?lián)系統(tǒng)中是控制系統(tǒng)頻率和區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線交換功率按計劃運行的重要手段，聯(lián) 絡(luò)線頻率偏差控制（招0是大電網(wǎng)運行中較合理的頻率控制模式。在該模式下將頻率偏差 和聯(lián)絡(luò)線功率偏差工作作為區(qū)域控制偏差的計算量。若電網(wǎng)遭遇擾動，則通過 檢測并判斷電網(wǎng)運行狀態(tài)、頻率和功率差額，在協(xié)調(diào)控制策略的配合下進行功率分配，并通 過電網(wǎng)相關(guān)通信設(shè)備將分配結(jié)果傳遞給參與頻率響應(yīng)的相關(guān)設(shè)備（電動汽車或傳統(tǒng)調(diào)頻機 組)，并進行響應(yīng)。
[0012] 圖1中的硬件部分是建立在已有的對電動汽車調(diào)頻研究的理論之上，這些裝置基 本上都有人提過，但目前國內(nèi)在此方面的具體實施基本沒有建立，但這些設(shè)施在未來的實 際應(yīng)用中是可以實現(xiàn)的。本研究的重點是控制策略，所以整個研究只是將控制策略應(yīng)用于 整個系統(tǒng)，與傳統(tǒng)機組聯(lián)合控制從而達到協(xié)調(diào)控制的目的。
[0013] 1、本發(fā)明基于目前電網(wǎng)與電動汽車相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，對電網(wǎng)的運行狀態(tài)進行分析 和劃分(正常狀態(tài)，預(yù)警狀態(tài)，緊急狀態(tài)，極限狀態(tài)和恢復(fù)狀態(tài))，并針對不同的運行狀態(tài)提 出相應(yīng)的控制策略： (1) 當區(qū)域控制偏差（Area Control Error 比較小，不對電網(wǎng)構(gòu)成威脅時，綜合考 慮頻率調(diào)節(jié)對電動汽車用戶和電池壽命的影響，此時電動汽車不參與頻率響應(yīng)，由傳統(tǒng)調(diào) 頻方式完成； (2) 當電網(wǎng)受到大擾動，導(dǎo)致短時間內(nèi)變大，此時電動汽車憑借其響應(yīng)準確迅速的 優(yōu)點，優(yōu)先響應(yīng)，從而確保電能的供需平衡； (3) 當電網(wǎng)受到一個嚴重擾動，導(dǎo)致電網(wǎng)進入不正常的運行狀態(tài)dCF偏大，此時電動汽 車憑借其優(yōu)勢先響應(yīng)數(shù)秒，接著傳統(tǒng)自動發(fā)電控制裝置厶 聯(lián)合響應(yīng)，直到電網(wǎng)恢復(fù)正常運行狀態(tài)后，電動汽車恢復(fù)到響應(yīng)前的充電狀態(tài)。
[0014] 其中，響應(yīng)策略（1)對應(yīng)正常狀態(tài)，響應(yīng)策略（2 )對應(yīng)警戒狀態(tài)，響應(yīng)策略（3 )對應(yīng) 緊急、極限和恢復(fù)狀態(tài)。
[0015] 2、對每種策略的具體響應(yīng)進打了研究： 每種策略對應(yīng)不同的響應(yīng)措施，具體響應(yīng)情況如下： (1)正常狀態(tài)： 假設(shè)電網(wǎng)發(fā)生小擾動，并導(dǎo)致頻率偏差」八但此時電網(wǎng)仍處于正常運行狀態(tài)很 小)。當達到響應(yīng)門檻時，如：

【權(quán)利要求】
1. 一種大規(guī)模電動汽車輔助電網(wǎng)調(diào)頻的協(xié)調(diào)控制方法，利用現(xiàn)有配電網(wǎng)調(diào)度中心和 通信網(wǎng)絡(luò)對頻率響應(yīng)對象進行協(xié)調(diào)控制，其特征在于，將電網(wǎng)運行狀態(tài)劃分為五種：正常狀 態(tài)、預(yù)警狀態(tài)、應(yīng)急狀態(tài)、極限狀態(tài)和恢復(fù)狀態(tài)，根據(jù)電網(wǎng)實際情況，并結(jié)合電動汽車準確迅 速響應(yīng)的優(yōu)勢針對不同的運行狀態(tài)制定合理的響應(yīng)控制策略，達到電動汽車與電網(wǎng)調(diào)頻裝 置之間協(xié)調(diào)響應(yīng)的目的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大規(guī)模電動汽車輔助電網(wǎng)調(diào)頻的協(xié)調(diào)控制方法，其特征在 于，所述的正常狀態(tài)為：區(qū)域控制偏差(Area Control Error)比較小，不對電網(wǎng)構(gòu)成威 脅時，綜合考慮頻率調(diào)節(jié)對電動汽車用戶和電池壽命的影響，此時電動汽車不參與頻率響 應(yīng)，由傳統(tǒng)調(diào)頻方式完成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大規(guī)模電動汽車輔助電網(wǎng)調(diào)頻的協(xié)調(diào)控制方法，其特征在 于，所述的預(yù)警狀態(tài)為：電網(wǎng)受到大擾動，導(dǎo)致短時間內(nèi)變大，此時電動汽車憑借其響 應(yīng)準確迅速的優(yōu)點，優(yōu)先響應(yīng)，從而確保電能的供需平衡。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大規(guī)模電動汽車輔助電網(wǎng)調(diào)頻的協(xié)調(diào)控制方法，其特征在 于，所述的緊急、極限和恢復(fù)狀態(tài)為：電網(wǎng)受到一個嚴重擾動，導(dǎo)致電網(wǎng)進入不正常的運行 狀態(tài)dCF偏大，此時電動汽車憑借其優(yōu)勢先響應(yīng)數(shù)秒，接著傳統(tǒng)自動發(fā)電控制裝置 Cbfliro/)聯(lián)合響應(yīng)，直到電網(wǎng)恢復(fù)正常運行狀態(tài)后，電動汽車恢 復(fù)到響應(yīng)前的充電狀態(tài)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的所述的大規(guī)模電動汽車輔助電網(wǎng)調(diào)頻的協(xié)調(diào)控制方 法，其特征在于，電動汽車以區(qū)域控制偏差作為響應(yīng)信號，調(diào)節(jié)充放電狀態(tài)或功率。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大規(guī)模電動汽車輔助電網(wǎng)調(diào)頻的協(xié)調(diào)控制方法，其特征在 于，根據(jù)電網(wǎng)運行狀態(tài)的不同，每種響應(yīng)策略的響應(yīng)門檻和幅度也各不相同。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大規(guī)模電動汽車輔助電網(wǎng)調(diào)頻的協(xié)調(diào)控制方法，其特征在 于，能夠根據(jù)系統(tǒng)信號的變化趨勢動態(tài)調(diào)整響應(yīng)策略的門檻值，即如果是一個逐步 下降的過程，對應(yīng)策略的門檻值可能隨之改變，以遏制下降趨勢。
【文檔編號】H02J3/00GK104242302SQ201410428702
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月28日
【發(fā)明者】曹小明, 魏靖 申請人:湖南智仁科技有限公司