BR102012007135A2 - sistema para planejamento ideal de demanda de potência elétrica e método para planejamento ideal de demanda de potência elétrica - Google Patents

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Kalle Marasanapalle Jayanth
Christian Nielsen Matthew
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Abstract

sistema para planejamento ideal de demanda de potência elétrica e método para planejamento ideal de demanda de potência elétrica trata-se da apresentação de um sistema para planejamento ideal de demanda de potência elétrica. o sistema compreende: um nó que compreende um ou mais veículos elétricos com conexão em plugue de carregamento inteligente (scpevs) (128, 130, 132); um subsistema de processamento (134), em que o subsistema de processamento (134): recebe dados relevantes de uma ou mais fontes; e determina uma carga de scpev (128, 130, 132) otimizada e programação de carregamento ideal para o nó através da aplicação de uma técnica de pesquisa de operações nos dados relevantes.

Description

“SISTEMA PARA PLANEJAMENTO IDEAL DE DEMANDA DE POTÊNCIA ELÉTRICA E MÉTODO PARA PLANEJAMENTO IDEAL DE DEMANDA DE POTÊNCIA ELÉTRICA” Antecedentes As realizações da revelação referem-se a veículos elétricos com conexão em plugue e, mais particularmente, a sistemas e métodos para planejamento ideal de demanda de potência elétrica para carregamento de veículos elétricos com conexão em plugue.
Um veículo elétrico com conexão em plugue (PEV) é um veículo que usa uma batería elétrica a bordo para propulsão de veículo. A batería elétrica fornece potência elétrica para um motor elétrico, e é carregada através da conexão de um plugue a uma fonte de alimentação elétrica externa. Adicionalmente, a energia cinética de PEVs pode ser recuperada durante a frenagem e convertida em energia elétrica seguido pelo armazenamento da energia elétrica em uma batería. Quando os PEVs operam na respectiva bateria elétrica, eles não emitem gases de estufa. Portanto, um uso aumentado de PEVs pode reduzir significativamente as emissões de gás de estufa, posto que o modo de geração de potência elétrica não é carvão. Adicionalmente, os PEVs têm a capacidade de tornar a energia mundial resiliente, ou menos dependente de gasolina. Por conseguinte, os PEVs representam uma etapa importante voltada para eficiência de combustível aumentada, emissões de diminuídas e maior independência de energia. O uso de PEVs também está sendo promovido por governos de muitos países através do fornecimento de vantagens para proprietários de PEV como isenção de imposto.
Entretanto, a adoção aumentada de PEVs pode criar demanda adicional em infraestrutura de rede elétrica de serviços públicos. Adicionalmente, durante certos períodos de tempo, a demanda por potência elétrica pode se elevar significativamente de modo que pode ser difícil satisfazer os requisitos de potência elétrica em preços acessíveis. Por exemplo, quando os trabalhadores chegam em casa ao anoitecer, muitos PEVs podem demandar potência elétrica ao mesmo tempo. Consequentemente, o aumento em demanda pode ocasionar cargas e transientes de potência elétrica com pico grande para redes de energia de serviços públicos. Se essa demanda não for apropriadamente gerenciada, as redes de energia de serviços públicos precisarão realizar investimentos significativos para atualizar transformadores, e empregar usinas de potência elétrica de resposta rápida.
Em vista do supracitado, seria benéfico e vantajoso fornecer um sistema e um método que podem gerenciar e planejar de maneira ideal a demanda de potência elétrica aumentada de veículos elétricos que incluem veículos elétricos híbridos ou veículos elétricos híbridos com conexão em plugue.
Breve Descrição Brevemente de acordo com um aspecto das realizações, é apresentado um sistema para planejamento ideal de demanda de potência elétrica. O sistema inclui um nó que compreende um ou mais veículos elétricos com conexão em plugue de carregamento inteligente (SCPEVs), um subsistema de processamento, em que o subsistema de processamento recebe dados relevantes de uma ou mais fontes, e determina uma carga de SCPEV otimizada e programação de carregamento ideal para o nó através da aplicação de uma técnica de pesquisa de operações nos dados relevantes.
De acordo com um aspecto da presente técnica, é apresentado um método para planejamento ideal de demanda de potência elétrica. O método inclui receber dados relevantes de uma ou mais fontes, e determinar uma carga de SCPEV otimizada e programação de carregamento ideal para um nó através da aplicação de uma técnica de pesquisa de operações nos dados relevantes.
Desenhos Esses e outros recursos, aspectos e vantagens da presente invenção se tornarão mais compreendidos quando a seguinte descrição detalhada é lida em referência aos desenhos em anexo nos quais caracteres similares representam partes similares por todos os desenhos, em que: A Figura 1 é uma ilustração diagramática de um sistema para planejamento ideal exemplificativo de demanda de potência elétrica para veículos elétricos com conexão em plugue de carregamento inteligente (SCPEVs), de acordo com uma realização do presente sistema; A Figura 2 é um diagrama em bloco que ilustra dados relevantes exemplificativos que são usados por um subsistema de processamento na Figura 1 para planejamento ideal de demanda de potência elétrica para veículos elétricos com conexão em plugue de carregamento inteligente (SCPEVs), de acordo com uma realização da presente técnicas; e As Figuras 3A e 3B são fluxogramas que representam um método exemplificativo para gerenciar de forma ideal a demanda de potência elétrica para veículos elétricos com conexão em plugue de carregamento inteligente (SCPEVs).
Descrição Detalhada Conforme discutido em detalhes abaixo, as realizações do presente sistema e técnicas podem planejar uma carga otimizada e programação de carregamento ideal para veículos elétricos com conexão em plugue de carregamento inteligente (SCPEVs). Doravante no presente documento, os termos “carga otimizada para veículos elétricos com conexão em plugue de carregamento inteligente (SCPEV)” e “carga de SCPEV otimizada” serão usados de maneira intercambiável. O termo “carga de SCPEV otimizada” é usado no presente documento para se referir a um volume previsto de potência elétrica que pode ser fornecido para os SCPEVs em períodos de tempo especificados para minimizar os custos (ou outro objetivo determinado pelos serviços públicos) associados ao carregamento enquanto se conforma a uma ou mais restrições. As uma ou mais restrições, por exemplo, podem incluir restrições impostas por um proprietário de um SCPEV, restrições de uma rede de serviços públicos, restrições relacionadas a uma capacidade classificada de um transformador, restrições relacionadas às especificações de carregador e bateria, e similares.
Adicionalmente, o presente sistema e técnicas podem gerar a programação de carregamento ideal para os SCPEVs. O termo “programação de carregamento ideal” é usado no presente documento para se referir a uma programação que pode ser usada para carregar de forma ideal os SCPEVs. Adicionalmente, o termo “veículo elétrico com conexão em plugue de carregamento inteligente (SCPEV)” é usado na presente invenção para se referir a um veículo elétrico com conexão em plugue (PEV) que é carregado com base na programação de carregamento ideal e/ou carga de SCPEV otimizada. Por exemplo, um SCPEV inclui um veículo elétrico com conexão em plugue (PEV) que opta pelo carregamento de com base na carga de SCPEV otimizada. O carregamento de SCPEVs com base na programação de carregamento ideal e na carga de SCPEV otimizada pode reduzir sobrecargas de distribuição, custo de geração de potência elétrica e custo de potência elétrica final para um consumidor. A programação de carregamento ideal, por exemplo, pode incluir uma identidade exclusiva de cada SCPEV, um volume de potência elétrica a ser fornecido para cada SCPEV, uma voltagem na qual a potência elétrica deve ser fornecida para cada SCPEV e intervalos de tempo quando uma bateria em cada SCPEV deve ser carregada. Em uma realização, a programação de carregamento ideal e a carga de SCPEV otimizada podem ser geradas para serem usadas nos próximos minutos, próximas vinte e quatro horas ou próximo dia. Em uma realização alternativa, a programação de carregamento ideal e a carga de SCPEV otimizada podem ser geradas por um período de tempo pré-definido conforme especificado por um operador ou usuário. A Figura 1 é uma ilustração diagramática de um sistema exemplificativo 100 para planejamento ideal de demandas de potência elétrica de SCPEVs. Particularmente, o sistema 100 planeja uma carga de SCPEV otimizada que pode ser usada para carregamento dos SCPEVs. Por exemplo, se a carga de SCPEV otimizada for 1.200 KW para carregamento de um grupo de SCPEVs em um tempo especificado, então, o grupo de SCPEVs pode ser carregado em até 1.200 KW durante o tempo especificado. Em realizações alternativas, o sistema 100 gera uma programação de carregamento ideal que pode ser usada para carregamento de SCPEVs. Conforme mostrado na Figura 1, o sistema 100 inclui uma pluralidade de nós 102, 104. Conforme usado na presente invenção, o termo “nó" pode ser usado para se referir a uma subestação, alimentador ou transformador em uma rede de serviços públicos ou uma outra área em uma rede de serviços públicos onde a carga é agregada. Em uma realização, os nós 102, 104, por exemplo, podem ser uma área residencial, uma área comercial ou qualquer outra área definida por um serviço público para distribuição de potência elétrica. Em certas realizações, um nó pode incluir um outro nó. O nó que inclui um outro nó também pode ser chamado de um nó primário, e um outro nó pode ser chamado de nó secundário. Por exemplo, na configuração presentemente contemplada, um nó 105 é um nó secundário no nó primário 102. Doravante no presente documento, os termos, “nó primário 102” e “nó 102” serão usados de maneira intercambiável.
Conforme mostrado na configuração presentemente contemplada, um provedor de potência elétrica 106 supre potência elétrica através de linhas de transmissão 108, 110 para clientes localizados nos nós 102, 104. O provedor de potência elétrica 106, por exemplo, pode incluir uma usina de serviço público, uma empresa ou associação que supre potência elétrica ou similares. Nessa realização exemplificativa, os clientes incluem casas 112, fábricas 114 e locais comerciais 116. Na configuração presentemente contemplada, o provedor de potência elétrica 106 supre potência elétrica através da linha de transmissão 108 para as casas 112 localizadas no nó 102. De modo similar, o provedor de potência elétrica 106 supre potência elétrica através da linha de transmissão 110 para as fábricas 114 e locais comerciais 116 localizadas no nó 104. A potência elétrica suprida através das linhas de transmissão 108,110 é transmitida em voltagem muito alta para economizar perdas de energia. Portanto, antes da transmissão de potência elétrica para os clientes 112, 114, 116, a potência elétrica é transmitida para respectivos transformadores de distribuição 118, 120, 122 que são localizados nos respectivos nós 102, 104. Os transformadores de distribuição 118, 120, 122 reduzem a voltagem da potência elétrica antes de distribuir a potência elétrica para os clientes 112, 114, 116 localizados em respectivos nós 102, 104. Os clientes 112, 114, 116 podem usar a potência elétrica para carregamento de respectivos SCPEVs 128, 130, 132. Por exemplo, conforme mostrado na configuração presentemente contemplada, os clientes localizados nas casas 112 podem usar a potência elétrica para carregamento de respectivos SCPEVs 128, 130. De modo similar, os clientes localizados no complexo comercial 116 podem usar a potência elétrica para carregar respectivo SCPEV132.
Pode ser observado que cada um dos transformadores 118, 120, 122 tem uma capacidade classificada. A capacidade classificada é um volume máximo de potência elétrica que pode ser transmitido pelos transformadores 118, 120, 122. Portanto, o volume de potência elétrica que é transmitido pelos transformadores de distribuição 118, 120, 122 pode não exceder a capacidade classificada. Entretanto, em certas realizações, um operador 140 pode gerenciar para exceder a capacidade classificada dos transformadores 118, 120, 122. A capacidade classificada dos transformadores 118, 120, 122 pode ser excedida por durações curtas. Em certas realizações, o presente sistema 100 planeja a carga de SCPEV otimizada com base em uma ou mais entradas do operador 140. As entradas do operador 140, por exemplo, podem se referir a um volume e período de tempo para extensão da capacidade classificada dos transformadores de distribuição 118, 120, 122. O sistema 100 inclui adicionalmente um subsistema de processamento 134 que gera a carga de SCPEV otimizada e a programação de carregamento ideal dos SCPEVs 128, 130, 132 para a respectiva área de controle 124. Na configuração presentemente contemplada, os nós 102, 104 formam coletivamente a área de controle 124 do subsistema de processamento 134. O subsistema de processamento 134 pode gerar a carga de SCPEV otimizada e a programação de carregamento ideal com base em um ou mais dados relevantes. Em uma realização, o subsistema de processamento 134 recebe os dados relevantes do provedor de potência elétrica 106, um sistema de gerenciamento de energia (EMS) 136, um controle supervisor e aquisição de dados (SCADA) 138, o operador 140 e os SCPEVs 128, 130, 132. Entretanto, em certas realizações, o subsistema de processamento 134 pode ser configurado para determinar os dados relevantes ou receber os dados relevantes de outros componentes ou softwares. O subsistema de processamento 134 gera a carga de SCPEV otimizada e a programação de carregamento ideal através da aplicação de técnicas de pesquisa de operações nos dados relevantes. As técnicas de pesquisa de operações incluem uma técnica de programação matemática, uma técnica heurística ou similares. A geração da carga de SCPEV otimizada e a programação de carregamento ideal dos SCPEVs 128, 130, 132 será explicada em maiores detalhes em referência às Figuras 3A e 3B. Adicionalmente, os componentes dos dados relevantes serão explicados em maiores detalhes em referência à Figura 2. / Referindo-se agora à Figura 2, os dados relevantes exemplificativos 200 que são usados pelo subsistema de processamento 134 na Figura 1 para gerar a carga de SCPEV otimizada e a programação de carregamento ideal dos SCPEVs 128, 130, 132 são mostrados. Para facilidade de compreensão, os dados relevantes 200 são divididos em três categorias que incluem dados de nível de sistema 202, dados de nível de nó 204 e dados de nível de veículo 206. Conforme usado na presente invenção, o termo “dados de nível de sistema” é usado para se referir aos dados que incluem período de tempo para o qual uma carga de SCPEV otimizada e programação de carregamento ideal é requerida para ser gerada, e os dados relacionados ao custo de potência elétrica em tempos pré-definidos. Por meio de um exemplo não limitante, os dados de nível de sistema 202 podem incluir período de tempo 208 e dados de custo de geração de potência elétrica 210. O período de tempo 208 inclui um número de minutos, horas ou dias para os quais a carga de SCPEV otimizada ou a programação de carregamento ideal de SCPEVs 128, 130, 132 podem ser geradas. Por exemplo, o período de tempo 208 pode ser as próximas vinte e quatro horas, próximo dia e similares. O período de tempo 208 e os dados de custo de geração de potência elétrica 210, por exemplo, podem ser recebidos do provedor de potência elétrica 106, EMS 136, SCADA 138, ou operador 140 (vide Figura 1), ou mercado de eletricidade atacadista. Adicionalmente, os dados de nível de sistema 202 incluem dados de custo de geração de potência elétrica 210 que incluem o custo de suprimento de potência elétrica para níveis especificados de demanda de potência elétrica. Os dados de custo de geração de potência elétrica 210, por exemplo, podem incluir uma curva de custo de geração de potência elétrica, uma tabela que inclui curto para cada faixa de quantidade de potência ou similares.
Conforme observado anteriormente, os dados relevantes 200 incluem dados de nível de nó 204. O termo “dados de nível de nó” é usado na presente invenção para se referir às informações relacionadas aos nós 102, 104 (vide Figura 1). Por meio de um exemplo não limitante, os dados de nível de nó 204 podem incluir dados de estrutura de nó 212, características de carga de cada nó 214 e características de sobrecarga 216. Os dados de estrutura de nó 212, por exemplo, podem incluir informações de relação de nó primário e nó secundário para cada nó, uma identificação exclusiva (identidade exclusiva) do nó primário e identificação exclusiva do nó secundário. Por exemplo, conforme observado anteriormente em referência à Figura 1, um nó pode incluir um ou mais nós, tal como, o nó 102 inclui o nó 105. Portanto, o nó 102 na Figura 1 é um nó primário e o nó 105 é um nó secundário.
Adicionalmente, os dados de nível de nó 204 podem incluir características de carga 214 de cada nó. As características de carga 214 de cada nó, por exemplo, podem incluir uma identidade exclusiva de cada nó, uma carga de não SCPEV real ou prevista no nó por um tempo especificado, um limite de carga no nó, e uma identidade exclusiva e uma capacidade classificada de cada transformador 118, 120,122 em cada nó 102, 104. Conforme usado na presente invenção, o termo “carga de não SCPEV real ou prevista” de cada nó 102, 104 é um requisito de potência total potencial de um nó em um tempo especificado que exclui os requisitos de potência de respectivos SCPEVs no nó. Para facilidade de compreensão, uma Tabela 1 exemplificativa que inclui dados de características de carga 214 dos nós 102, 104 é mostrada abaixo.
Adicionalmente, os dados de nível de nó 204 incluem características de sobrecarga 216. As características de sobrecarga 216, por exemplo, incluem uma identidade exclusiva de um nó, uma identidade exclusiva do respectivo transformador no nó, um período de tempo para o qual um transformador pode ser sobrecarregado, sobrecarga máxima, um volume mínimo de tempo até quando um transformador deve ser resfriado após a sobrecarga, linhas de potência que podem ser sobrecarregadas ou similares. As características de sobrecarga 216, por exemplo, podem ser usadas pelo subsistema de processamento 134 para determinar uma possibilidade de sobrecarga de um ou mais dos transformadores 118, 120, 122 ou linhas de potência.
Além disso, conforme anteriormente observado, os dados relevantes 200 incluem os dados de nível de veículo 206. Conforme usado na presente invenção, o termo “dados de nível de veículo” é usado na presente invenção para se referir aos dados relacionados a cada SCPEV 128 130, 132 e uma ou mais baterias em cada SCPEV 128 130, 132. Conforme mostrado na configuração presentemente contemplada, os dados de nível de veículo 206 incluem parâmetros de veículo 218 e detalhes de batería 220. Os parâmetros de veículo 218 incluem dados relacionados a cada SCPEV 128 130, 132. Por exemplo, os parâmetros de veículo 218 podem incluir uma identidade exclusiva de cada nó 102, 104, 105 e SCPEVs 128, 130, 132, um estado inicial de carga (SOC), um SOC de terminação, um tempo de início esperado para carregamento de, uma taxa máxima de carregamento, um tempo final desejado para carregamento e tempo de carregamento para carregamento de cada SCPEV 128, 130, 132. Conforme usado na presente invenção, o termo “tempo de início esperado” pode ser usado para se referir a um tempo no qual o carregamento de um SCPEV é esperado para iniciar. Adicionalmente, conforme usado na presente invenção, o termo “tempo final desejado para carregamento de” pode ser usado para se referir a um tempo quando um SCPEV deve ser completamente carregado. Em certas realizações, quando um ou mais nós não incluem um SCPEV, os parâmetros de veículo 218 podem não incluir dados relacionados a tais nós. A Tabela 2 que inclui parâmetros de veículo 218 exemplificativos para as próximas vinte e quatro horas de cada SCPEV 128,130, 132, é mostrada abaixo.
Adicionalmente, os dados de nível de veículo 206 incluem os detalhes de bateria 220. Conforme usado na presente invenção, o termo “detalhes de bateria” pode ser usado para se referir aos dados relacionados a uma ou mais baterias em cada SCPEV 128 130, 132. Por exemplo, os detalhes de bateria 220 podem incluir especificações de carregador de bateria 222 e características de bateria 224. As especificações de carregador de bateria 222 podem incluir uma taxa para carregamento da bateria em cada respectivo SCPEV 128 130, 132, corrente de carregamento máxima, voltagem de um soquete de potência e similares. De modo similar, as características de bateria 224 podem incluir uma temperatura ambiente de uma bateria em cada SCPEV 128 130, 132, curva de desempenho de carregamento de bateria e similares.
Voltando-se agora às Figuras 3A e 3B, um fluxograma exemplificativo 300 que representa as etapas para planejamento ideal de demanda de potência elétrica para carregamento de veículos elétricos com conexão em plugue é revelado. Especificamente, as Figuras 3A e 3B descrevem um método para planejamento ideal de demanda de potência elétrica através do uso de uma técnica de pesquisa de operações. Conforme anteriormente observado em referência à Figura 1, as técnicas de pesquisa de operações podem incluir técnica de programação matemática, uma técnica heurística ou similares. As Figuras 3A e 3B aplicam uma técnica de programação matemática para planejamento ideal de demanda de potência elétrica para carregamento de veículos elétricos com conexão em plugue. O método inicia na etapa 302 em que os dados relevantes 200 podem ser recebidos. Conforme anteriormente observado em referência à Figura 2, os dados relevantes 200 incluem os dados de nível de sistema 202, os dados de nível de nó 204 e os dados de nível de veículo 206 (vide Figura 2). Os dados relevantes 200, por exemplo, podem ser recebidos pelo subsistema de processamento 134 do provedor de potência elétrica 106, um ou mais transformadores 118, 120, 122, SCPEV 128, 130, 132, EMS 136, SCADA 138 e o operador 140. Subsequente ao recebimento dos dados relevantes 200, na etapa 304, um ou mais SCPEVs 128, 130, 132 podem ser divididos em um ou mais grupos de veículo. Conforme usado na presente invenção, o termo “grupo de veículo” pode ser usado para se referir a um grupo de um ou mais SCPEVs que tem um ou mais recursos ou requisitos de potência elétrica similares. Por exemplo, um grupo de veículo pode incluir um ou mais SCPEVs que requerem um volume similar de potência elétrica por hora, e tem um período de tempo de carregamento similar, tempo de início esperado para carregamento e tempo final desejado para carregamento. Em uma realização, um grupo de veículo podem incluir um único SCPEV. Para facilidade de compreensão, os SCPEVs 128, 130, 132 são mostrados divididos em dois grupos na Tabela 3.
Conforme mostrado na Tabela 3, os SCPEVs 128 e 130 estão em um grupo de veículo ‘CT devido a um tempo de início esperado e tempo final desejado para carregamento similares de cada SCPEV 128, 130. O tempo de início esperado para carregamento e o tempo final desejado para carregamento, por exemplo, podem ser especificados pelo cliente 112, 114, 116 (vide Figura 1). Posto que o tempo de início esperado e tempo final desejado para carregamento do SCPEV 132 correspondentes são diferentes dos SCPEVs 128,130, o SCPEV 132 está em um outro grupo de veículo ‘C2’. Pode ser observa do que os grupos de veículo, tais como os grupos de veículo ‘CT e ‘C2’ pode ser feitos com base nos dados de nível de sistema 202, nos dados de nível de nó 204 e nos dados de nível de veículo 206.
Adicionalmente, nas etapas 306 e 308, um modelo de programação matemática pode ser gerado. A geração de modelo de programação matemática inclui geração de uma função objetiva e uma ou mais restrições. Na etapa 306, a função objetiva pode ser gerada com base nos dados relevantes 200. Mais particularmente, uma função objetiva pode ser gerada com base em uma ou mais porções dos dados de nível de sistema 202, dos dados de nível de nó 204 e dos dados de nível de veículo 206. Adicionalmente, na etapa 308, uma ou mais restrições podem ser determinadas. Conforme usado na presente invenção, o termo “restrição” pode ser usado para se referir a um ou mais condições que precisam ser satisfeitas para determinação de uma carga de SCPEV otimizada e uma programação de carregamento ideal. As uma ou mais restrições podem ser determinadas com base em uma ou mais porções dos dados relevantes 200. As restrições, por exemplo, podem incluir restrições optadas por um cliente, tais como um tempo de início esperado para carregamento, um tempo final desejado para carregamento, uma taxa de rate carregamento do respectivo SCPEV 128, 130, 132 e similares. As uma ou mais restrições também podem incluir restrições de respectiva batería em cada SCPEV 128,130, 132, as restrições relacionadas à capacidade classificada dos respectivos transformadores 118, 120, 122, e similares. Por meio de uma realização exemplificativa, uma ou mais restrições podem incluir o seguinte: a. cada SCPEV em um grupo de veículo deve ser carregado em um tempo de início esperado para carregamento e um tempo final desejado para carregamento de SCPEVs no grupo de veículo. Por exemplo, conforme mostrado na Tabela 4, os SCPEVs 128, 130 que têm as identidades exclusivas SCPEV_128 e SCPEV_130 no grupo de veículo ‘CT devem ser carregados entre 20 h e 7 h. b. a potência elétrica total suprida para um nó pode ser menor ou igual a uma capacidade classificada de um ou mais transformadores no nó.
Pode ser observa do que as restrições exemplificativas supracitadas foram explicadas para facilidade de compreensão e a presente invenção não deve ser restrita às restrições exemplificativas. Subsequentemente, na etapa 310, a função objetiva gerada na etapa 306 pode ser otimizada em relação às restrições determinadas na etapa 308. A função objetiva, por exemplo, pode ser otimizada através da implantação de técnicas que incluem LPSolve, Cassowary Constrain Solver ou similares. Conforme mostrado na Figura 3A, consequente à otimização da função objetiva na etapa 310, uma carga de SCPEV otimizada 312 e uma programação de carregamento ideal 314 para cada grupo de veículo/nó podem ser geradas. Conforme anteriormente observado, o termo “carga de SCPEV otimizada” é usado na presente invenção para se referir a um volume de potência elétrica que pode ser fornecido para os SCPEVs nos períodos de tempo especificados enquanto se conforma a uma ou mais restrições e minimiza os custos para suprir eletricidade. Uma carga de SCPEV otimizada exemplificativa para cada nó/grupo de veículo em vários tempos em um período de tempo especificado pode ser conforme mostrada pela Tabela 4. Além disso, uma programação de carregamento ideal exemplificativa 314 é mostrada na Tabela 4.
Conforme mostrado na Tabela 5 exemplificativa, existem três grupos de veículo que incluem V1, V2, V3. Os grupos de veículo V1, V2, V3 incluem 800, 100 e 600 SCPEVs, respectivamente, Adicionalmente, o tempo de carregamento para cada SCPEV nos grupos de veículo V1, V2, V3 é 3 horas, 3 horas e 2 horas, respectivamente. A programação de carregamento ideal 314 na Tabela 5 mostra que cada um dos 800 SCPEVs no grupo de veículo V1 pode ser carregada em intervalos de tempo t3, t4 e t5. De modo similar, cada um dos 600 SCPEVs no grupo de veículo V3 pode ser carregado no intervalo de tempo t2, 551 SCPEVs no grupo de veículo V3 podem ser carregados no intervalo de tempo t3, e 49 SCPEVs no grupo de veículo V3 podem ser carregados no intervalo de tempo t4.
Subsequente à determinação da carga de SCPEV otimizada 312 e da programação de carregamento ideal 314, a carga de SCPEV otimizada 312 pode ser adicionada a uma carga de não SCPEV prevista na etapa 316. Conforme anteriormente observado em referência à Figura 2, a carga de não SCPEV prevista pode ser extraída das características de carga 214 (vide Figura 2) de cada nó 102, 104 nos dados de nível de nó 204 (vide Figura 2). A carga de não SCPEV prevista, por exemplo, pode ser recebida do provedor de potência elétrica 106, EMS 136, SCADA 138, operador 140 ou similares. Consequente à adição da carga de SCPEV otimizada 312 à carga de não SCPEV real ou prevista, a carga total otimizada 318 é gerada. Conforme usado na presente invenção, o termo “carga total otimizada" é usado na presente invenção para se referir à demanda de potência elétrica de todos os dispositivos conectados à rede, que incluem SCPEVs e todas as outras cargas não SCPEV. Uma Tabela 6 exemplificativa que inclui a carga total otimizada 312 determinada através da adição da carga de SCPEV otimizada 312 e da carga de não SCPEV prevista é mostrada na Tabela 6.
Tabela 6 Adicionalmente, na etapa 320, pode ser executada uma verificação para determinar se a carga total otimizada 318 pode sobrecarregar um ou mais dos nós 102, 104. Na etapa 320, se for determinado que a carga de SCPEV otimizada 312 pode não sobrecarregar um ou mais dos nós 102, 104, então, o controle pode ser transferido para 322. Na etapa 322, uma carga total otimizada por toda a área de controle 124 (vide Figura 1) pode ser determinada. Conforme anteriormente observado, a área de controle 124 inclui os nós 102, 104, 105. A carga total otimizada por toda a área de controle 124 pode ser determinada através da adição da carga total otimizada 318 de cada um dos nós 102, 104. A carga total otimizada por toda a área de controle 124 do subsistema de processamento 134 é mostrada pela Tabela 7.
Tabela 7 Na etapa 323, a carga de SCPEV otimizada 312, a programação de carregamento ideal 314, a carga total otimizada 318 e a carga total otimizada por toda a área de controle 124 podem ser transmitidas para o provedor de potência elétrica 106 pelo subsistema de processamento 134. Entretanto, na etapa 320, se for determinado que a carga total otimizada 318 pode sobrecarregar um ou mais dos nós 102, 104, então, o controle é transferido para a etapa 324. Na etapa 324, uma solução para evitar a sobrecarga de um ou mais dos nós 102, 104 é determinada. Em uma realização, uma solução pode ser determinada para usar a carga de SCPEV otimizada 312 para evitar a sobrecarga de um ou mais dos nós 102, 104. Em uma outra realização, a solução pode ser determinada para saber se a sobrecarga de um ou mais dos nós 102, 104 pode ser mantida por um período de tempo que pode não afetar adversamente os nós 102, 104. Em uma realização, a solução, por exemplo, pode incluir a sobrecarga de um ou mais dos transformadores 118, 120, 122 por períodos de tempo curtos e resfriamento por um período de tempo especificado. Em uma outra realização, a solução pode incluir uma sugestão para permitir a sobrecarga de um ou mais dos transformadores 118, 120, 122 , posto que a sobrecarga está dentro de uma capacidade máxima de sobrecarga de um ou mais dos transformadores 118, 120, 122. Em uma outra realização, um subconjunto dos SCPEVs podería ser carregado para um nível abaixo de seu estado máximo e/ou desejado de carga. Através do subcarregamento dos SCPEVs, o transformador ou outra rede com sobrecarga poderia ser aliviado.
Subsequentemente na etapa 326, os dados de sobrecarga relacionados à sobrecarga de um ou mais dos nós 102, 104 podem ser compilados. O termo “dados de sobrecarga” pode ser usado na presente invenção para se referir aos dados relacionados à sobrecarga dos um ou mais transformadores ou linhas de distribuição e a solução para a sobrecarga. Os dados de sobrecarga, por exemplo, podem incluir uma identidade exclusiva de nó/grupo de veículo que pode estar sobrecarregado, um identidade exclusiva de um respectivo transformador no nó que pode estar sobrecarregado, uma carga de SCPEV otimizada do nó ou grupo de veículo, uma carga total otimizada do nó ou grupo de veículo, a capacidade classificada do transformador que pode ser - * · sobrecarregada e uma solução que foi determinada na etapa 324.
Adicianalmente, na etapa 328, os dados de sobrecarga podem ser transmitidos para o operador 140 (vide Figura 1). Em certas realizações, os dados de sobrecarga podem ser transmitidos para o EMS 136, SCADA 138 ou similares.
Na etapa 330, as entradas do operador 140 podem ser recebidas. Ί A sugestão, por exemplo, pode indicar carga de SCPEV otimizada máxima que pode ser oferecida em um período de tempo. A sugestão também pode incluir uma permissão da carga de SCPEV otimizada que pode sobrecarregar um ou mais dos transformadores 118, 120, 122 por uma duração de tempo curta. Subsequentemente, o controle pode ser transferido para a etapa 308 em que uma ou mais restrições podem ser determinadas. Em uma realização, as restrições podem incluir uma restrição que é formada com base na sugestão do operador 140. Subsequentemente, as etapas 308 a 322 são repetidas.
As realizações dos presentes sistemas e métodos podem gerenciar de forma ideal a demanda de potência elétrica de veículos elétricos. Os sistemas e métodos determinam a carga total otimizada e a programação de carregamento ideal que resulta em distribuição de carga no serviço público elétrico por um período de tempo especificado. O carregamento de veículos elétricos com base na carga total otimizada e na programação de carregamento ideal pode reduzir sobrecargas de distribuição, custo de geração de potência elétrica e custo final de potência elétrica para um consumidor. Adicionalmente, o uso dos presentes sistemas e métodos pode reduzir uma ou mais falhas no serviço público elétrico e outros componentes devido às sobrecargas de distribuição. Os métodos e sistemas podem determinar a carga total otimizada e a programação de carregamento ideal antes do tempo para facilitar o plano de serviço público elétrico antecipadamente. O serviço público elétrico pode usar a carga total otimizada e a programação de carregamento ideal para controlar o carregamento de veículos elétricos com conexão em plugue. Os presentes métodos e sistemas determinam a programação de carregamento ideal e a carga total otimizada com base em uma ou mais restrições que podem ser especificadas pelo serviço público, operador ou consumidores.
Deve ficar entendido que não necessariamente todos os tais objetivos ou vantagens descritos acima podem ser alcançados de acordo com qualquer realização particular. Dessa forma, por exemplo, aqueles elementos versados na técnica irão reconhecer que os sistemas e as técnicas descritos na presente invenção podem ser incorporados ou executados de uma maneira que alcance ou otimize uma vantagem ou grupo de vantagens conforme instruído na presente invenção sem alcançar necessariamente outros objetivos ou vantagens que podem ser instruídas ou sugeridas na presente invenção.
Embora a invenção tenha sido descrita em detalhes juntamente com apenas um número limitado de realizações, deve ser prontamente entendido que a invenção não está limitada a tais realizações reveladas. De preferência, a invenção pode ser modificada para incorporar inúmeras variações, alterações, substituições ou disposições equivalentes não descritas até o presente, mas que são comensuráveis com o espirito e o escopo da invenção. Adicionalmente, embora várias realizações da invenção tenham sido descritas, deve ser compreendido que os aspectos da invenção podem incluir apenas algumas das realizações descritas. Consequentemente, a invenção não pode ser interpretada como limitada pela descrição anterior, mas é somente limitada pelo escopo das reivindicações anexas.
REIVINDICAÇÕES

Claims (18)

1. SISTEMA PARA PLANEJAMENTO IDEAL DE DEMANDA DE POTÊNCIA ELÉTRICA, que compreende: um nó que compreende um ou mais veículos elétricos com conexão em plugue de carregamento inteligente (SCPEVs); um subsistema de processamento, em que o subsistema de processamento: recebe dados relevantes de uma ou mais fontes; e determina uma carga de SCPEV otimizada e programação de carregamento ideal para o nó através da aplicação de uma técnica de pesquisa de operações nos dados relevantes.
2. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, em que a técnica de pesquisa de operações compreende uma técnica de programação matemática.
3. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, em que a técnica de pesquisa de operações compreende uma técnica heurística.
4. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, em que os dados relevantes compreendem dados de nível de sistema, dados de nível de nó e dados de nível de veículo.
5. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 4, em que os dados de nível de sistema compreendem curva de custo de geração de potência de eletricidade e período de tempo.
6. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 4, em que os dados de nível de nó compreendem dados de estrutura de nó, características de carga de cada nó e características de sobrecarga.
7. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 4, em que os parâmetros de nível de veículo compreendem parâmetros de veículo e detalhes de batería.
8. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, em que as uma ou mais fontes compreendem um operador, um subsistema de aquisição de dados de controle de sistema (SCADA), um sistema de gerenciamento de energia (EMS), um provedor de potência elétrica (EPP) ou combinações dos mesmos,
9. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 2, em que a técnica de programação matemática compreende: dividir os um ou mais SCPEVs em um ou mais grupos; gerar uma função objetiva e uma ou mais restrições; e otimizar o assunto da função objetiva para as uma ou mais restrições para determinar a carga de SCPEV otimizada e a programação de carregamento ideal.
10. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 9, em que as uma ou mais restrições compreendem restrições impostas por um proprietário de um SCPEV, restrições de uma rede de serviços públicos, restrições relacionadas a uma capacidade classificada de um transformador, restrições relacionadas a especificações de carregador e batería ou combinações dos mesmos.
11. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, em que o subsistema de processamento determina adicionalmente uma carga total otimizada através da adição da carga de SCPEV otimizada e uma carga de não SCPEV prevista.
12. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 9, em que o subsistema de processamento executa adicionalmente uma verificação para determinar se o nó pode ser sobrecarregado devido à carga total otimizada.
13. MÉTODO PARA PLANEJAMENTO IDEAL DE DEMANDA DE POTÊNCIA ELÉTRICA, que compreende: receber dados relevantes de uma ou mais fontes; e determinar uma carga de SCPEV otimizada e a programação de carregamento ideal para um nó através da aplicação de uma técnica de pesquisa de operações nos dados relevantes.
14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, em que a técnica de pesquisa de operações compreende: dividir os um ou mais SCPEVs em um ou mais grupos; gerar uma função objetiva e uma ou mais restrições; e otimizar o assunto da função objetiva para as uma ou mais restrições para determinar a carga de SCPEV otimizada.
15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, que compreende adicionalmente gerar uma carga total otimizada com base na carga de SCPEV otimizada e em uma carga de não SCPEV prevista.
16. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, que compreende adicionalmente atualizar a carga de SCPEV otimizada e a programação de carregamento ideal com base em dados relevantes atualizados.
17. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, que compreende adicionalmente: uma etapa de executar uma verificação para determinar se o nó pode ser sobrecarregado devido à carga total otimizada.
18. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 17, que compreende adicionalmente: determinar uma solução para evitar um ou mais efeitos adversos devido à sobrecarga do nó; compilar os dados de sobrecarga que utilizam os dados relevantes e a solução; transmitir os dados de sobrecarga e a solução para um operador; receber uma entrada do operador com base nos dados de sobrecarga; e determinar a carga de SCPEV otimizada que utiliza a técnica de pesquisa de operações com base na entrada.
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