CN102769155A - 一种面向有源智能配电网的电动汽车有序充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了智能电网技术领域中的一种面向有源智能配电网的电动汽车有序充电方法。本发明首先预测常规负荷功率、分布式电源发电量和充电电量，得到设定时间段内总负荷功率的功率参考值；通过实际的常规负荷功率和实际的分布式电源发电功率得电动汽车充电负荷功率参考值；通过电动汽车充电负荷功率实际值对电动汽车充电功率进行调整。本发明通过对电动汽车充电负荷功率的控制，实现对用常规电负荷和新能源负荷波动的抑制，提高配电网运行的经济性、可控性和新能源的消纳能力。

Description

一种面向有源智能配电网的电动汽车有序充电方法

技术领域

本发明属于智能电网技术领域，涉及一种面向有源智能配电网的电动汽车有序充电方法。

背景技术

随着电动汽车领域技术的发展，电动汽车与插电式混合动力汽车日益普及。规模化电动汽车无序充电会给电网带来负荷峰谷差增大、运行成本和发电成本增加等负面影响。

在电力系统中，电源发出的功率与用电负荷、储能和网损消耗的功率要时刻保持平衡，而常规用电负荷的功率是由用户决定，不受电网控制的。电动汽车充电负荷不同于其他常规用电负荷，其在充电功率和充电时间上具备可调节性，电网可主动对其进行控制，实现电网的经济运行。

如何尽可能地提升电网运行的经济性和可控性，提高电网对新能源的消纳能力，是本发明的关键。

发明内容

针对上述背景技术中提到的电动汽车无序充电给电网带来的负面影响，本发明提出了一种面向有源智能配电网的电动汽车有序充电方法。

本发明的技术方案是，一种面向有源智能配电网的电动汽车有序充电方法，其特征是该方法包括以下步骤：

步骤1：预测常规负荷功率、分布式电源发电量和充电电量；

步骤2：在步骤1的基础上，结合负荷能量偏差，计算设定时间段内总负荷功率的功率参考值，计时器开始计时；

步骤3：检测实际的常规负荷功率和实际的分布式电源发电功率，求得电动汽车充电负荷功率参考值，进而得到电动汽车充电负荷功率参考范围；

步骤4：检测电动汽车充电负荷功率实际值，若电动汽车充电负荷功率实际值在电动汽车充电负荷功率参考范围内，则执行步骤5；若电动汽车充电负荷功率实际值大于等于电动汽车充电负荷功率参考范围的上限值，则执行步骤7；否则，执行步骤8；

步骤5：若计时器记录的时间大于等于设定时间，则执行步骤6，计时器清零；否则，返回步骤3；

步骤6：分别计算设定时间内实际的常规负荷功率和预测的常规负荷功率之差、设定时间内实际的分布式电源发电量和预测的分布式电源发电量之差，并求二者的代数和作为负荷能量偏差，返回步骤1；

步骤7：若此时电动汽车充电功率大于指定值，则将电动汽车充电功率降低指定值，返回步骤5；否则将电动汽车充电功率置零，返回步骤5；

步骤8：若此时电动汽车充电功率小于指定值，则将电动汽车充电功率提高指定值，返回步骤5；否则将电动汽车充电功率调整到电动汽车电池的荷电状态下的最大充电功率，返回步骤5。

所述总负荷功率的功率参考值的计算公式为：

$\stackrel{\‾}{p}=\frac{1}{T}[{\∫}_0^T{p}_B\left(t\right)\mathrm{dt}+E_C+E_{\mathrm{DG}}+\mathrm{\ΔE}]$

其中：

为总负荷功率的功率参考值；

T为设定时间段；

p_B(t)为常规负荷功率；

E_C为充电电量；

E_DG为分布式电源发电量；

△E为负荷能量偏差，初始值为0。

所述电动汽车充电负荷功率参考值的计算公式为：

$\stackrel{\‾}{p_C}=\stackrel{\‾}{p}-p_B^{\′}+p_{\mathrm{DG}}$

其中：

为电动汽车充电负荷功率参考值；

p′_B为实际的常规负荷功率；

p_DG为实际的分布式电源发电功率。

所述负荷能量偏差的计算公式为：

$\mathrm{\ΔE}={\∫}_0^T[p_B^{\′}\left(t\right)-p_B\left(t\right)]\mathrm{dt}+E_{\mathrm{DG}}-{\∫}_0^T{p}_{\mathrm{DG}}\left(t\right)\mathrm{dt}.$

所述指定值为αP_imax，其中，α为比例系数；P_imax为第i台充电机充电过程中允许的最大功率。

本发明根据预测的电能需求量计算功率参考值，通过对电动汽车充电负荷功率的控制，实现对用常规电负荷和新能源负荷波动的抑制，提高配电网运行的经济性、可控性和新能源的消纳能力。通过对当前电动汽车充电负荷功率状态的监测和未来电动汽车充电负荷功率需求的预测，确定未来一段时间内的充电负荷能量需求，并根据实际检测的功率情况进行修正，满足电动汽车用户的充电需求。在含多分布式电源的智能配电网中，功率参考值可作为配电网最优潮流求解的边界条件，使配电网最优潮流具有较宽松的计算时间要求，方法可大为简化。

附图说明

图1为面向智能配电网的电动汽车有序充电方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

各充电机与电池管理系统BMS通讯，读入电池不同荷电状态下允许的最大充电功率，然后执行如下步骤：

步骤1：充电控制系统预测未来T时间（T的确定受系统容量、电动汽车充电负荷容量、新能源发电负荷容量、储能配置和常规负荷曲线等因素影响，需根据实际情况选择，例如可选时长为1小时，则T＝3600s）内充电电量E_C、常规负荷功率p_B(t)和分布式电源发电量E_DG，其中，充电电量E_C包含已接入的电动汽车充电电量需求和预测的T时间内新接入的电动汽车充电电量需求。

步骤2：根据步骤1的计算结果，计算T时间内总负荷功率的功率参考值（△E为负荷能量偏差，初始值为0），计时器开始计时。

步骤3：充电控制系统实时检测并记录实际的常规负荷功率p′_B、实际的分布式电源发电功率p_DG，计算电动汽车充电负荷功率参考值

则，电动汽车充电负荷功率参考范围为

ε为一小于

的实数，其大小等于系统设计时允许的总负荷波动的

步骤4：充电控制系统实时检测电动汽车充电负荷功率实际值，若在电动汽车充电负荷功率参考范围

内，执行步骤5；若电动汽车充电负荷功率实际值大于等于

执行步骤7；若电动汽车充电负荷功率实际值小于

执行步骤8；

步骤5：若计时器记录的时间大于等于T，执行步骤6，计时器清0；否则，返回步骤3；

步骤6：根据记录的T时间内实际的常规负荷功率p′_B(t)和实际的分布式电源发电量p_DG(t)，对比预测的常规负荷功率p_B(t)和分布式电源发电量E_DG，计算T时间内上述两种负荷实际与预测的能量偏差 $\mathrm{\ΔE}={\∫}_0^T[p_B^{\′}\left(t\right)-p_B\left(t\right)]\mathrm{dt}+E_{\mathrm{DG}}-{\∫}_0^T{p}_{\mathrm{DG}}\left(t\right)\mathrm{dt},$ 返回步骤1。

步骤7：充电控制系统向所有充电机发送降低充电功率指令，各充电机进行判断，若当前充电功率大于αP_imax，将充电机的充电功率降低αP_imax（P_imax为第i台充电机充电过程中允许的最大功率；α为比例系数，且αP_imax＜2ε，α越大，调节速度越快，调节精度差；反之调节速度慢，调节精度高），返回步骤5；若当前充电功率小于等于αP_imax，将充电机功率置0，返回步骤5。

步骤8：充电控制系统向所有充电机发送升高充电功率指令，各充电机进行判断，若当前电动汽车充电功率小于该充电机所接电池的荷电状态下的最大充电功率-αP_imax，将充电功率提高αP_imax，返回步骤5；否则将电动汽车充电功率提升至电动汽车电池的荷电状态下的最大充电功率，返回步骤5。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种面向有源智能配电网的电动汽车有序充电方法，其特征是该方法包括以下步骤：

步骤1：预测常规负荷功率、分布式电源发电量和充电电量；

步骤2：在步骤1的基础上，结合负荷能量偏差，计算设定时间段内总负荷功率的功率参考值，计时器开始计时；

步骤3：检测实际的常规负荷功率和实际的分布式电源发电功率，求得电动汽车充电负荷功率参考值，进而得到电动汽车充电负荷功率参考范围；

步骤4：检测电动汽车充电负荷功率实际值，若电动汽车充电负荷功率实际值在电动汽车充电负荷功率参考范围内，则执行步骤5；若电动汽车充电负荷功率实际值大于等于电动汽车充电负荷功率参考范围的上限值，则执行步骤7；否则，执行步骤8；

步骤5：若计时器记录的时间大于等于设定时间，则执行步骤6，计时器清零；否则，返回步骤3；

步骤6：分别计算设定时间内实际的常规负荷功率和预测的常规负荷功率之差、设定时间内实际的分布式电源发电量和预测的分布式电源发电量之差，并求二者的代数和作为负荷能量偏差，返回步骤1；

步骤7：若此时电动汽车充电功率大于指定值，则将电动汽车充电功率降低指定值，返回步骤5；否则将电动汽车充电功率置零，返回步骤5；

步骤8：若此时电动汽车充电功率小于指定值，则将电动汽车充电功率提高指定值，返回步骤5；否则将电动汽车充电功率调整到电动汽车电池的荷电状态下的最大充电功率，返回步骤5。

2.根据权利要求1所述的一种面向有源智能配电网的电动汽车有序充电方法，其特征是所述总负荷功率的功率参考值的计算公式为：

$\stackrel{\‾}{p}=\frac{1}{T}[{\∫}_0^T{p}_B\left(t\right)\mathrm{dt}+E_C+E_{\mathrm{DG}}+\mathrm{\ΔE}]$

其中：

为总负荷功率的功率参考值；

T为设定时间段；

p_B(t)为常规负荷功率；

E_C为充电电量；

E_DG为分布式电源发电量；

△E为负荷能量偏差，初始值为0。

3.根据权利要求2所述的一种面向有源智能配电网的电动汽车有序充电方法，其特征是所述电动汽车充电负荷功率参考值的计算公式为：

$\stackrel{\‾}{p_C}=\stackrel{\‾}{p}-p_B^{\′}+p_{\mathrm{DG}}$

其中：

为电动汽车充电负荷功率参考值；

p′_B为实际的常规负荷功率；

p_DG为实际的分布式电源发电功率。

4.根据权利要求3所述的一种面向有源智能配电网的电动汽车有序充电方法，其特征是所述负荷能量偏差的计算公式为：

$\mathrm{\ΔE}={\∫}_0^T[p_B^{\′}\left(t\right)-p_B\left(t\right)]\mathrm{dt}+E_{\mathrm{DG}}-{\∫}_0^T{p}_{\mathrm{DG}}\left(t\right)\mathrm{dt}.$

5.根据权利要求1所述的一种面向有源智能配电网的电动汽车有序充电方法，其特征是所述指定值为αP_imax，其中，α为比例系数；P_imax为第i台充电机充电过程中允许的最大功率。

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