[發明專利]包含時變時滯的電動汽車與發電機組協調頻率控制方法

有效

• 申請號: 201710468405.1
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107394798B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 賈宏杰;李曉萌;穆云飛;余曉丹;董朝宇
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/32;B60L50/60
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

本發明公開了一種包含時變時滯的電動汽車集群與發電機組協調頻率控制方法，它是在電動汽車參與系統調頻服務的基礎上，以電動汽車和發電機組為控制對象的電力系統調頻方法，以應對間歇性能源比例日益增加導致的頻率問題。由于電動汽車具有響應速度快、V2G能力的優點，為了充分利用電動汽車，電動汽車具有較高的響應優先級。在協調控制策略中，本發明考慮了存在于電動汽車中的通信延遲和系統慣性的不確定性，提出了能夠同時處理兩者的漸進穩定新判據。并且在電動汽車控制中心中采用并優化了一組PI控制器來增加系統的穩定性。

技術領域

本發明涉及電力系統頻率調節領域，尤其涉及一種包含時變時滯的電動汽車集群與發電機組協調頻率控制方法。

背景技術

在2015年巴黎氣候大會上，來自世界各地的近200個國家和地區一致同意通過《巴黎協議》，為2020年后全球應對氣候變化行動做出安排。在電力行業，為了達到節能減排的目的，大量的可再生能源正在或已經接入到電力系統中。在2020年英國風力發電的比例將達到總發電量的30％，而同期我國在“十三五”規劃中也提出風電累積裝機總量將達到210GW。由于可再生能源的間歇性導致負荷和發電功率不平衡，進而引起的調頻問題是本發明的研究重點。

以電動汽車集群為代表的負荷需求側響應具有綠色環保、響應速度快、能夠向電網反供電vehicle-to-grid(V2G)、價格便宜等優點。但是，由于通訊延遲和電動汽車在地理上分布廣泛，在采集電動汽車狀態或對電動汽車單體發送控制信號時存在明顯的延遲，這種延遲會對系統穩定性產生不利影響。因此，降低時滯對電力系統調頻的危害并確定系統的穩定裕度是利用電動汽車集群進行調頻的重要問題。此外，一些可再生能源如風力發電機和太陽能發電，當系統頻率發生問題時不能向系統提供慣性支持，由此帶來的系統慣性不確定性在本發明中也有所研究。

目前，計算系統穩定裕度方法比較流行的是自由權矩陣方法。它具有易于理解和使用簡單、保守性小的特點，但由于其在計算時引入了大量需要求解的未知矩陣，因此具有計算效率慢的缺點。所以需要提出一種計算效率高且能同時處理時變時滯和參數不確定性的穩定判據。

發明內容

針對現有技術，本發明提出一種包含時變時滯的電動汽車集群與發電機組協調頻率控制方法。該方法是一種充分利用電動汽車集群參與負荷頻率控制，使其與發電機組進行協調控制的電力系統調頻新方法。在系統頻率超過范圍后，以電動汽車集群具有更高的參與度為宗旨進行調頻?；诓缓杂蓹嗑仃嚨姆椒?，本發明提出一種能同時處理時變時滯和系統慣性不確定性的系統穩定性新判據，分析了時變時滯和系統慣性的不確定性對系統頻率的影響，并且利用電動汽車集群中的PI控制器來提高系統的穩定裕度。

為了解決上述技術問題，本發明提出的一種包含時變時滯的電動汽車與發電機組協調頻率控制方法，電力系統包括多個發電機組和多個電動汽車集群，并包括以下步驟：

步驟一、構建電力系統負荷頻率控制的數學模型，包括構建發電機負荷頻率控制的動態數學模型及電動汽車負荷頻率控制的動態數學模型，具體內容如下

步驟1-1)構建電力系統中發電機負荷頻率控制的動態數學模型，首先，將電力系統中所有發電機組等效為單臺發電機，則等效發電機的動態數學模型即為電力系統中發電機負荷頻率控制的動態數學模型，表達式如下：

式(1)中：△f是電力系統的頻率偏差；△Y是等效發電機調速器閥門增量；△P_r是等效發電機蒸汽輪機的輸出；△P_m是等效發電機的功率輸出；是電力系統需要的等效發電機輸出的功率值；R_eq是等效發電機調速器的下垂系數；T_G是等效發電機調速器的執行時間常數；T₁和T₂表示等效發電機調速器的暫態時間常數；T_T表示等效發電機渦輪機的時間常數；D是電力系統中的阻尼系數；H_eq是電力系統的標稱慣性常數；