随着全球能源转型的加速，电动汽车(EV)作为绿色交通的重要组成部分，正迎来前所未有的发展机遇。2025年，电动汽车市场呈现出快速发展的态势，其技术突破和市场潜力成为研究的热点。本文通过对电动汽车参与调频市场的优化控制策略进行分析，探讨了电动汽车在电网调频中的作用及其经济效益，为电动汽车的进一步发展提供了理论支持。

  一、电动汽车参与调频市场的技术框架

  《2025-2030年全球及中国电动汽车行业市场现状调研及发展前景分析报告》电动汽车的快速增长为电力系统调频提供了巨大潜力。截至2024年6月，中国电动汽车保有量已达1.8134×10^7辆，预计到2030年，电动汽车保有量会达到1亿辆。电动汽车具有短时功率吞吐能力强、响应速率快等特点，可通过车网互动(V2G)技术实现与电网的能量交互。然而，电动汽车的充电行为具有较强的随机性，导致其调节能力难以准确评估，同时面临调频指令分解控制复杂的问题。

  为解决这些问题，本文提出了一个包含电动汽车的区域电网日内15分钟级二次调频双层优化控制框架。上层基于调频市场机制，通过机会约束规划模型(CCPM)实现火电调频机组与电动汽车聚合商(EVA)的调度指令优化;下层EVA控制层根据电动汽车可调度功率(EVSP)，将EVA的调度指令分解至各电动汽车，最终由对应的充电桩执行功率控制。

  二、基于CCPM的上层优化模型

  电动汽车市场环境分析提到在调频市场出清过程中，应基于各类调频资源的性能指标差异，实施资源优化配置，以实现调频效能的最大化。本文构建的上层优化模型通过考虑调度周期内的综合调频性能指标来建立对应的目标函数，从而实现调频性能技术指标与经济指标的有效耦合。调频单元综合调频性能的计算公式为：

  kt=ω1k1+ω2k2+ω3k3其中，k1为调节速率系数，k2为调节精度系数，k3为响应时间系数，ω1、ω2、ω3分别为各自的权重系数。

  本文以频率偏差作为概率约束，将调频成本作为优化目标，建立CCPM，实现对调频经济性与频率稳定性的决策权衡。目标函数为系统的调频成本，包括调频里程成本和调频容量成本。通过算例分析，本文选取权重系数分别为ω1=0.4、ω2=0.3、ω3=0.3。

  三、基于EVSP的下层分解模型

  电动汽车的充电调度模型考虑了电池寿命和充电时间耦合性对可调度功率的影响。假设电动汽车接入电网时以基准功率充电，且在最大充电功率范围内连续可调。当频率升高时，通过增大充电功率的方式来消耗多余的功率;当频率降低时，则采取减小充电功率的方式来填补功率缺额。

  本文通过风险偏好来刻画电动汽车用户的充电行为，将电动汽车用户定义为保守型、激进型、中立型三种类型。根据不同类型用户的控制策略，构建了多元高斯Copula函数，以评估电动汽车的调节潜力。通过逆分布函数将密度值转换成具有不同分布的随机变量，从而得到不同风险偏好下电动汽车可调度功率、里程价格、SOC三者之间的分布情况。

  四、算例分析

  本文采用实时数字仿真(RTDS)系统建立IEEE 39节点系统，模拟15000辆电动汽车参与区域电网调频。通过设置不同置信水平进行重复实验，分析了调频里程的变化。结果表明，随着置信水平的提高，频率偏差的满意度逐渐提高，调节成本的满意度逐渐减小。选择90%的置信水平，能够确保系统调频的经济性和可靠性。

  在经济性方面，电动汽车的替代效应可以减少火电机组的备用容量。通过算例对比，电动汽车接入后系统的调节成本减少了23.6%。在调节性能方面，电动汽车的快速调节性能使系统的调节速率系数提升了70.65%，调节精度系数提升了15%，响应时间系数提升了6.37%，总体调频性能提升了36.34%。

  总结

  本文提出了考虑大规模电动汽车参与区域电网调频的分解控制策略，通过改进的IEEE 39节点模型进行仿真，验证了电动汽车在电网调频中的作用及其经济效益。研究表明，电动汽车的参与可以显著降低调频成本，提高调频性能。未来，随着电动汽车技术的进一步发展和市场渗透率的提高，其在电网调频中的作用将更加重要。