CN102832624B - 一种配电网电动汽车充电桩联网调度系统 - Google Patents

一种配电网电动汽车充电桩联网调度系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种配电网电动汽车充电桩联网调度系统，包含上位机主站调度系统和充电桩终端，上位机主站调度系统通过GPRS网络主站与充电桩终端交互信息，根据调度控制策略调节电网峰值负荷；调度控制策略包括三个方面：（1）根据全网负荷值，控制配电网内各充电桩充电功率；（2）根据分时电价，控制配电网内各充电桩充电功率；（3）根据区域内充电桩所接入变电站的负荷，控制区域内各充电桩充电功率。本发明根据控制策略不增加峰值负荷，保证电网安全运行；将更多实时运算与数据处理交付给主站，减轻终端CPU的工作任务，保证终端充电桩的可靠运行。经GPRS网络传输的数据量少，移动通信费用大大降低。

Description

一种配电网电动汽车充电桩联网调度系统
技术领域
本发明涉及电气领域，尤其涉及一种用于配电网电动汽车充电桩联网调度系统。
背景技术
近年来，世界各国竞相加大对电动汽车的开发研究。由于电动汽车具有无（低）污染物排放、高能源利用率、可持续性发展、维修方便等特点，大规模普及电动汽车是缓解大气污染和能源紧缺的最有效方式之一。目前，电动汽车产业化面临的阻力和障碍除成本价格、性能可靠性、耐用性等，相关基础设施建设也须同步开展，各国都必须尽快建立起高效的汽车充换电站网络，方便电动汽车用户充电。建设给电动汽车集中充电的高效安全可靠的充电桩、充电站，成为推广电动汽车的关键环节之一，是电动汽车大规模产业化不可缺少的能源服务基础设施。
发明内容
本发明的目的就是为解决充电桩在电网用电高峰期间，调节峰值负荷，提供了一种配电网电动汽车充电主站与充电桩进行协同调度，减小电网供电压力，合理分配电网电能的装置。为电网电动汽车在用电高峰期间充电时，根据控制策略不增加峰值负荷，从而保证电网安全运行。将更多实时运算与数据处理交付给主站，减轻终端CPU的工作任务，保证终端充电桩的可靠运行。经GPRS网络传输的数据量少，移动通信费用大大降低。配电网电动汽车充电主站与终端CPU模块通过GPRS网络双向通信进行协同调度。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
一种配电网电动汽车充电桩联网调度系统，包含上位机主站调度系统和充电桩终端，上位机主站调度系统通过GPRS网络主站与充电桩终端交互信息，根据调度控制策略调节电网峰值负荷。调度控制策略包括三个方面：（1）根据全网负荷值，控制配电网内各充电桩充电功率；（2）根据分时电价，控制配电网内各充电桩充电功率；（3）根据区域内充电桩所接入变电站的负荷，控制区域内各充电桩充电功率。
所述调度控制策略（1）中，根据配电网负荷变化确定电网用电高峰期，当用电负荷曲线在高峰时段内，通过用户确认，可以根据调度算法控制充电桩的充电功率，或者断开某个区域内的充电桩充电，使得配电网供电压力减小，减小峰值负荷。
所述调度控制策略（2）中，以对电价引导的方式进行策略优选，通过制定不同的峰谷电价时段控制用户充电时间的选择，实现慢充有序充电，进而达到削峰填谷的效果。
所述调度控制策略（3）中，电网电能经变电站进入某一地区，充电桩直接接入到地区变电站，根据所述调度控制策略（1），控制充电桩的充电功率。
本发明的有益效果：
1.本发明配电网电动汽车充电桩联网调度系统，根据控制策略可以减小电网供电压力，减小峰值负荷。
2.本发明配电网电动汽车充电桩联网调度系统，主站通过无线GPRS网络实现对电动汽车充电桩进行控制。
3.本发明配电网电动汽车充电主站与终端协同调度的装置，根据分布式电网协同调度，保证了电网可靠运行，用户安全充电。
4.本发明配电网电动汽车充电主站与终端协同调度的装置，根据GPRS网络优势可将用户充电信息、电网调度信息以短信形式发送到用户手机上，保证用户权益。
附图说明
图1全网负荷变化曲线。
图2调度算法说明图。
图3分时电价图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
本实施例的配电网电动汽车充电桩联网调度系统，包含上位机主站调度系统和充电桩终端，上位机主站调度系统通过GPRS网络主站与充电桩终端交互信息，根据调度控制策略调节电网峰值负荷。调度控制策略包括三个方面：（1）根据全网负荷值，控制配电网内各充电桩充电功率；（2）根据分时电价，控制配电网内各充电桩充电功率；（3）根据区域内充电桩所接入变电站的负荷，控制区域内各充电桩充电功率。
所述调度控制策略（1）根据全网负荷值，控制配电网内各充电桩充电功率，配电网一天24小时负荷变化曲线如附图1所示，在每天的10点至14点以及18点至22点均为电网用电高峰期，当用电负荷曲线在高峰时段内，通过用户确认，可以根据某种函数曲线控制充电桩的充电功率，或者断开某个区域内的充电桩充电，使得配电网供电压力减小，减小峰值负荷。电动汽车充电功率控制的目标应为减小电网等效负荷峰谷差，使等效负荷曲线发差最小。如附图2所示，在考察时段T内，定义相邻M个时段为一个时间窗口。则第i个时间串口的等效负荷的方差为式（1）所示：
Σ t = i i + M - 1 ( P Lt - P wt + P Et - P av , i ) 2 - - - ( 1 )
可以选取不同的M值，在相应的时间尺度下对电动汽车的充电过程进行调度。以考察时段内每个时间窗口内等效负荷方差和最小为目标函数，如式（2）所示：
Min Σ i = 1 T - M + 1 Σ t = i i + M - 1 ( P Lt - P wt + P Et - P av , i ) 2 - - - ( 2 )
在式（2）目标函数中：PLt为第t时段的电网负荷；
Pwt为第t时段的风电接入功率；
PEt为第t时段的电动汽车充电功率；
Pav，i表示第i个时间窗口的等效负荷平均值。
显然，随着M取值的不同，电动汽车充电在不同时间尺度上对等效负荷波动进行平滑。例如，M=24，则目标为一天24小时的等效负荷方差最小；而取M=3目标位从当前时段开始，3小时的电网等效负荷波动最小。根据调度算法控制电动汽车充电桩的充电功率。
所述调度控制策略（2）根据分时电价，控制配电网内各充电桩充电功率，以对电价引导的方式进行策略优选，通过制定不同的峰谷电价时段控制用户充电时间的选择，实现慢充有序充电，进而达到削峰填谷的效果。例如附图3分时电价图所示，在用电高峰时段，电价0.5元/度，而在峰谷时段，电价为0.3元/度，引导用户选择电价便宜、用电低峰时段对电动汽车充电。
所述调度控制策略（3）根据区域内充电桩所接入变电站的负荷，控制区域内各充电桩充电功率，电网电能经变电站进入某一地区，充电桩直接接入到地区变电站，根据所述调度控制策略（1），根据充电所接入到变电站的负荷曲线，控制充电桩的充电功率。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (2)

1.一种配电网电动汽车充电桩联网调度系统，其特征是，包含上位机主站调度系统和充电桩终端，上位机主站调度系统通过GPRS网络主站与充电桩终端交互信息，根据调度控制策略调节电网峰值负荷；调度控制策略包括三个方面：(1)根据全网负荷值，控制配电网内各充电桩充电功率；(2)根据分时电价，控制配电网内各充电桩充电功率；(3)根据区域内充电桩所接入变电站的负荷，控制区域内各充电桩充电功率；
所述调度控制策略的第一方面根据全网负荷值，控制配电网内各充电桩充电功率，在每天的10点至14点以及18点至22点的电网用电高峰期，当用电负荷曲线在高峰时段内，通过用户确认，控制充电桩的充电功率，或者断开某个区域内的充电桩充电，使得配电网供电压力减小，减小峰值负荷；电动汽车充电功率控制的目标为减小电网等效负荷峰谷差，使等效负荷曲线发差最小；
在考察时段T内，定义相邻M个时段为一个时间窗口；则第i个时间串口的等效负荷的方差为式(1)所示：
Σ t = i i + M - 1 ( P Lt - P Wt + P Et - P av , i ) 2 · · · ( 1 )
选取不同的M值，在相应的时间尺度下对电动汽车的充电过程进行调度；以考察时段内每个时间窗口内等效负荷方差和最小为目标函数，如式(2)所示：
Min Σ i = 1 T - M + 1 Σ t = i i + M - 1 ( P Lt - P Wt + P Et - P av , i ) 2 · · · ( 2 )
在式(2)目标函数中：PLt为第t时段的电网负荷；
PWt为第t时段的风电接入功率；
PEt为第t时段的电动汽车充电功率；
Pav，i表示第i个时间窗口的等效负荷平均值；
所述调度控制策略第三方面中，电网电能经变电站进入某一地区，充电桩直接接入到地区变电站，根据所述调度控制策略第一方面，控制充电桩的充电功率。
2.如权利要求1所述的配电网电动汽车充电桩联网调度系统，其特征是，所述调度控制策略第二方面中，以对电价引导的方式进行策略优选，通过制定不同的峰谷电价时段控制用户充电时间的选择，实现慢充有序充电，进而达到削峰填谷的效果。
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