具体实施方式

为使本申请实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，上述各方法实施方式均采用递进的方式描述，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处，各个实施方式之间相同相似的部分互相参见即可。

电网在运行过程中，负荷会有变化从而造成频率的波动。电网的额定频率为50Hz，电网负荷较低时，频率会大于50Hz，正向波动；电网负荷较高时，频率会小于50Hz，反向波动。电网的调度中心监测电网的运行频率，如果监测到电网的频率发生了波动，为了维护电网的频率保持额定频率，进而避免负荷变化对频率造成的冲击，会进行调频措施，往往会通过发电厂来进行调频，举例说明，图1为电动汽车参与调频的分层控制构架系统示意图。其中，电网与调度中心通信连接，以使调度中心对电网的运行参数实时测量。调度中心还与电动车运营商的控制中心以及调频电厂(也可以称为发电厂)通信连接，当电网的负荷变小，电网的频率正向波动时，调度中心可以向调频电厂发送减小功率指令，以使调频电厂减小输出功率；当电网的负荷变大，电网的频率反向波动时，调度中心可以向调频电厂发送增加功率指令，以使调频电厂增加输出功率。

为了辅助调频电厂进行调频，电动汽车EV(即图1中的EV1…EV_n-1，EV_n)通过电动车运营商的控制中心接入电网之后，将车辆信息、SOC以及其目标值和预计充电时间等信息上传到电动车运营商的控制中心；调度中心以集群电动汽车可调用容量P_max-P_min为虚拟同步机的基准功率，每隔5分钟计算一次电动汽车频率响应系数K_EV并将实时电价和K_EV下传到电动车运营商的控制中心，由电动车运营商的控制中心再将K_EV下发到各台EV的双向充电机。

为了更好地对充电和放电进行控制，本申请实施方式提出了一种调频控制方法和装置，可以根据电池的剩余电量情况进行更有个性地充放电以进行调频，充分挖掘具备不同工况的电动汽车的调频潜力。下面通过具体实施方式进行描述。

参见图2所示的一种调频控制方法流程图，应用于控制器，该控制器用于控制电池与电网进行电能交互以进行调频，该方法包括以下步骤：

步骤S201，当电池与电网进行电能交互操作时，获取该电池的电量参数；

其中，电池的电量参数是电池的管理系统(Battery Management System，BMS)通过对电池进行监测而获得的并将电量参数发送给控制器，控制器可以位于电动汽车外部的充电桩或者位于电动汽车内部。

为了使得说明更加具体形象，参见图4所示的一种控制器位于电动汽车内的结构示意图，电动汽车内部设置有电池、BMS和控制器，BMS用于对电池进行管理，监测电池的运行状态，并将监测电量参数并发送给控制器。控制器也可以位于电动汽车外部的充电桩中，由充电桩代替充电机的工作，其输入端连接电源，输出端连接蓄电池。

步骤S202，根据上述电量参数计算该电池的第一调频因子；

步骤S203，根据上述第一调频因子确定上述电池的一次调频功率参考值；

其中，一次调频功率参考值是电池与电网进行一次调频的电能交互的电量值。

控制器利用第一调频因子计算出一次调频功率参考值。通过一次调频因子对一次调频功率参考值进行修正，以达到个性化充放电的目的。

步骤S204，按照上述一次调频功率参考值控制上述电池与上述电网间的电能交互操作。

参考图3所示的一种控制器位于电动汽车内的结构示意图，包括蓄电池、电池管理系统BMS、双向充电机、控制器；双向充电机与蓄电池相连，给蓄电池充电或者电池通过双向充电机向电网放电；BMS监测蓄电池的运行参数并发送给控制器；控制器用于对双向充电机进行控制；双向充电机内部设置PWM整流器和DC/DC变换电路；PWM整流器的一端连接外部的交流电源，另一端连接DC/DC变换电路的一端；DC/DC变换电路的另一端连接电池；控制器控制PWM整流器的工作，当PWM处理的电能达到预设的值时，控制器控制PWM整流器停止工作。

上述方法和装置，在电池与电网进行电能交互操作时，获取该电池的电量参数，并根据上述电量参数计算该电池的第一调频因子；然后根据上述第一调频因子确定上述电池的一次调频功率参考值；最后按照上述一次调频功率参考值控制上述电池与上述电网间的电能交互操作。这种方式，考虑到了电池的电量参数，能够在电池与上述电网间的电能交互过程中进行调频操作，使得控制电池进行调频的工作更有针对性，更细化；本申请实施例的调频控制策略，因地制宜，因电池而异，因电池的剩余电量而异，从而可以有效均衡各电动汽车的充电功率，充分挖掘具备不同工况的电动汽车的调频潜力，提高系统频率稳定性。

考虑到二次调频的情况，在一种可能的实施方式中，上述方法还包括以下步骤：利用该电网的频率变化量和该第一调频因子计算第二调频因子；根据上述第二调频因子确定二次调频功率参考值；按照上述二次调频功率参考值控制该电池与该电网间的电能交互操作。

为了计算第一调频因子α，在一种实施方式中，步骤S202通过下述公式计算上述电池的第一调频因子α：

其中，SOC为当前电动汽车剩余电量百分值，SOC_set为用户设定的目标剩余电量百分值，SOC₀为电动汽车接入电网时的剩余电量百分值的初始值，T_pl为用户设定的充电时长，t为当前充电进行时间。

α能够预测用户充电需求的满足程度：假设电动汽车从开始充电到t时刻的平均充电功率为P_av，α>1表示以功率P_av充电可以提前于T_pl时间达到充电要求，其值偏离1越多，表示越能够满足用户需求；α＝1表示刚好可以在规定时间T_pl内达到充电要求；α<1表示无法在规定时间T_pl内达到充电要求，其值偏离1越多，表示越难满足用户需求；α<0表示从开始充电到t时刻电动汽车充电量小于放电量。

α因子以1为界限可以表示电动汽车满足用户充电需求的情况。结合实际情况，将α因子限定在[0，2]范围内，α＝0时P_av＝0，充放电功率平衡，α＝2表示以P_av充电到T_pl时实际充电量为达到SOC_set所需电量2倍。

α因子偏离1的多寡能够反映满足电动汽车用户需求的难易程度。将电动汽车增大充电功率参与调频称为正向参与，减小充电功率称为负向参与。Δf为系统频率偏差，由系统频率与其参考值做差得到，Δf<0表示系统发电功率不足，若此时电动汽车α<1则不参与调频，只有当α>1才参与调频。

上述计算是控制器利用中央处理单元进行的。以控制器位于充电桩中为例，用户在对电动汽车充电时，会在充电桩上输入目标剩余电量百分值SOC_set，输入设定的充电时长T_pl。充电桩与电池的BMS进行信息交互，显示SOC₀、当前充电进行时间t以及当前电动汽车剩余电量百分值SOC。

为了计算一次调频功率参考值ΔP₁，在一种实施方式中，上述步骤S203通过下述公式计算上述电池的一次调频功率参考值ΔP₁：

K_EV为频率响应系数，是由电网的调度中心下发得到。

调度中心选集群电动汽车可调用容量P_max-P_min为虚拟同步机的基准功率，每隔5分钟计算一次电动汽车频率响应系数K_EV并下发。

Δf为电网频率变化量，由双向充电机就地检测频率偏差得到。

上述计算可以在控制器中用软件实现，也可以用硬件电路实现，参见图4所示的计算一次调频功率参考值的电路仿真结构示意图，包括：选择模块、一个判断模块；乘号表示乘法器；图中选择模块表示当Δf大于0时选择开关1，否则选择开关2，判断模块表示当输入值大于1时输出1，否则输出为0。

当一次调频达不到预定效果时，还可以进行二次调频进行调整，为了计算二次调频，根据上述第二调频因子确定二次调频功率参考值的步骤包括：通过下述公式计算上述电池的二次调频功率参考值ΔP₂：

P_set为当前时刻参考功率，由电池的BMS监测得到；

P_min为可调容量的最小值，由电网调度中心下发得到；

P_max为可调容量的最大值，由电网调度中心下发得到。

上述计算可以用软件程序实现，也可以用硬件电路实现，参见图5所示的计算二次调频功率参考值的电路结构示意图，包括：选择模块，图中的乘号表示乘法器，加号表示加法器；图中的各个符号与现有仿真技术中的符号代表的含义相同。

为了防止深度放电，如图中虚线内所示防止深度放电模块，当电池SOC值低于放电允许值SOC_dis，且ΔP₂+P_set<0时禁止电动汽车放电，放电开关量(控制字)s1置为0，并设置ΔP2为-P_set。

为了计算第二调频因子β，在一种实施方式中，可以将上述电网的频率变化量Δf和上述第一调频因子α作为模糊算法的输入，采用模糊算法进行计算，得到并输出上述第二调频因子β。具体步骤如下：

采用不依赖于具体数学模型的模糊控制方法。选择α因子、Δf以及β因子作为模糊变量，并采用运算简单、效率较高的三角形模糊隶属度函数，u(x)来定义各模糊语言变量的语言值。

参照图6所示的α因子隶属度函数的形状与分布示意图，横轴为α，α的取值范围为[0，2]，纵轴为u，取值范围为[0，1]，设其论域上有7个语言变量取值{LB，LM，LS，O，MS，MM，MB}，当α因子小于1时称其负向偏离1，大于1时称其正向偏离1。模糊子集LB表示α因子负向偏离1的程度极大，接近于0，此时用户需求难以满足；LM表示α因子负向偏离1的程度适中；LS表示α因子负向偏离1的程度较小；O表示α因子接近于1，表示基本可以满足用户的需求；MS表示α因子正向偏离1的程度较小；MM表示α因子正向偏离1的程度适中；MB表示α因子正向偏离1的程度大，此时电动汽车具有较大的可调用容量。

参照图7所示的Δf隶属度函数的形状与分布示意图，横轴为Δf，取值范围为[-0.5，+0.5],纵轴为u,取值范围为[0，1]；系统要求将Δf限制在区间[-0.5Hz，0.5Hz]，因此设其论域上存在5个语言变量{NB，NS，Z，PS，PB}，其中模糊子集NB，NS分别表示Δf小于-0.25Hz和在-(0～0.25)Hz范围，此时系统发电功率不足；模糊子集Z表示系统频率偏差基本为0，系统频率在参考值附近；模糊子集PS，PB分别表示Δf在(0～0.25)Hz范围和大于0.25Hz，此时系统负荷功率不足。

参照图8所示的β因子隶属度函数的形状与分布示意图，横轴为β，取值范围为[-1，+1],纵轴为u，取值范围为[0，1]；设其论域上有7个语言变量{NB，NM，NS，Z，PS，PM，PB}分别表示不同参与度，其中NB，NM，NS分别为负向参与度较大，适中，较小；Z表示电动汽车不参与二次调频；PS，PM，PB分别为正向参与度较小，适中和较大。

本申请实施例还提供一种调频控制装置，应用于控制器，该控制器用于控制电池与电网进行电能交互以进行调频，参见图9所示的调频控制装置的结构框图，该装置包括：

接收模块91，用于当上述电池与电网进行电能交互操作时，接收电池管理系统检测到的上述电池的电量参数；

计算模块92，用于根据上述电量参数计算上述电池的第一调频因子，以及根据上述第一调频因子确定上述电池的一次调频功率参考值；

控制模块93，用于按照上述一次调频功率参考值控制上述电池与上述电网间的电能交互操作。

其中：该计算模块92还用于：利用该电网的频率变化量和该第一调频因子计算第二调频因子；根据上述第二调频因子确定二次调频功率参考值；按照上述二次调频功率参考值控制上述电池与上述电网间的电能交互操作。

其中：该计算模块92用于通过下述公式计算该电池的第一调频因子α：

其中，SOC为当前电动汽车剩余电量百分值，SOC_set为用户设定的目标剩余电量百分值，SOC₀为电动汽车接入电网时的剩余电量百分值的初始值，T_pl为用户设定的充电时长，t为当前充电进行时间；

上述计算模块92用于通过下述公式计算上述电池的一次调频功率参考值ΔP₁：

K_EV为频率响应系数；

Δf为电网频率变化量。

其中：该计算模块92还用于：该电网的频率变化量和该第一调频因子作为模糊算法的输入，经过模糊算法的运算，得到并输出该第二调频因子；以及上述计算模块还用于通过下述公式计算二次调频功率参考值ΔP₂：

P_set为当前时刻参考功率；

P_min为可调容量的最小值；

P_max为可调容量的最大值。

上述装置，在计算电池与电网交互的一次调频功率参考值时利用了根据电池的电量参数得到的第一调频因子，使得控制电池进行调频的工作更有针对性，更细化；本申请的调频控制策略，因地制宜，因电池而异，因电池的剩余电量而异，从而可以有效均衡各电动汽车的充电功率，充分挖掘具备不同工况的电动汽车的调频潜力，提高系统频率稳定性。

本申请还公开了一种控制器，如图10所示，为本申请所提供的一种控制器的结构示意图，包括：处理器101、存储器102和总线103；

所述存储器102存储有所述处理器101可执行的机器可读指令，所述处理器101与所述存储器102之间通过总线103通信。另外，该控制器还可以包括通信接口104，通信接口104和存储器102通过总线103连接。

其中，存储器102可能包含高速随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口104(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等，控制器通过通信接口104，可以获取到上述神经网络初始模型。

总线103可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图10中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

其中，存储器102用于存储程序，处理器101在接收到执行指令后，执行程序，前述本申请实施例任一实施例揭示的方法或装置所执行的方法可以应用于处理器101中，或者由处理器101实现。

处理器101可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器101中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器101可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network

Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器102，处理器101读取存储器102中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

本发明实施例的有益效果：

1、本发明引入的α因子能够反映电动汽车是否可以满足用户的充电需求，可以作为一个普遍的衡量因子应用在电动汽车充放电及V2G技术研究中。

2、本发明引入的β因子能够表示不同运行情况下电动汽车参与二次调频的力度，利用模糊控制计算各电动汽车的β因子并参与系统二次调频，可以有效均衡各电动汽车的充电功率，充分挖掘具备不同工况的电动汽车调频潜力，提高系统频率稳定性。

3、本发明引入的基于α因子和β因子的电动汽车调频控制策略不仅能够提高电力系统的频率稳定，降低电网建设投资，还能够在调频的过程中对电动汽车的充电功率进行调整，均衡各电动汽车充电功率，尽可能的满足用户的充电需求，具有良好的效果。

在本申请所提供的几个实施方式中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施方式的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

最后应说明的是：以上所述实施方式，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施方式对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施方式技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。