CN103559567B - 电网对电动汽车充电站的管理系统的管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种电网对电动汽车充电站的管理系统的管理方法，所述管理系统包括有电网调度系统、配电网负荷管理系统、充电站监控系统、充电桩控制器、车载控制器，充电站同时接受配电网负荷管理系统和电网调度系统的管理，配电网负荷管理系统向充电站监控系统下发实时功率限制命令，电网调度系统向充电站下发日用电计划，配电网的实时功率指令优先于调度计划，充电桩控制器及车载控制器接收充电站监控系统下达的功率限制命令，根据充电桩和车辆的状态，控制充电桩及车载充电机做出响应。本发明能协调电动汽车用户、充电站运营商、电网管理者之间。本发明管理方法简单方便，实用性强。

Description

电网对电动汽车充电站的管理系统的管理方法

技术领域

本发明是一种电网对电动汽车充电站的管理系统的管理方法，属于电网对电动汽车充电站的管理方法的改造技术。

背景技术

电力需求侧管理指电网通过采取一定激励和措施，改善电力用户的用电特性，提高终端用电效率，在满足用户需求的同时，提高电网的运行效率，达到节约资源、保护环境及提高经济效益的目的。电动汽车充电站为电动汽车提供电能补给服务，将电动汽车充电站纳入电网需求侧管理的范畴是使电动汽车实现有序充电的重要形式，即电动汽车在需求侧管理框架下实现充电负荷的动态调整电动汽车充电站通过本地的监控系统对站内的充电负荷进行管理，目前，电动汽车的有序充电主要集中于充电站的本地管理，缺乏从电网角度出发对电动汽车充电站进行有效管理的方法。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种协调电动汽车用户、充电站运营商、电网管理者之间的关系的电网对电动汽车充电站的管理系统的管理方法。本发明管理方法简单方便，实用性强。

本发明的技术方案是：本发明的电网对电动汽车充电站的管理系统的管理方法，所述管理系统包括有电网调度系统、配电网负荷管理系统、充电站监控系统、充电桩控制器、车载控制器，充电站同时接受配电网负荷管理系统和电网调度系统的管理，配电网负荷管理系统向充电站监控系统下发实时功率限制命令，电网调度系统向充电站 下发日“用电计划”，配电网的实时功率指令优先于调度计划，充电桩控制器及车载控制器接收充电站监控系统下达的功率限制命令，根据充电桩和车辆的状态，控制充电桩及车载充电机做出响应。

上述充电站监控系统具备对电网调度系统的接口及对配电网负荷管理系统的接口，充电站监控系统同时接受电网调度系统及配电网负荷管理系统的管理。

上述充电站监控系统包括数据采集模块、充电站负荷预测模块、有序充电模块，数据采集模块采集记录充电设施和车辆的状态信息，将历史数据发送于充电站负荷预测模块，将充电设施和车辆的实时状态信息发送于有序充电模块，车载控制器将车载充电机、电池的状态以及用户的相关信息发送给充电桩控制器，电网调度系统向有序充电模块发送用电计划，配电网负荷管理系统向该模块发送实时功率限制指令，有序充电模块向配电网负荷管理系统发送充电站的实时用电信息，有序充电模块将充电站的实时用电信息发送于配电网负荷管理系统，将分配功率信息发送到充电桩控制器，充电桩控制器将分配功率信息抄送至车载控制器。

本发明针对电网、充电站运营商、电动汽车用户三方的协调，提供了一种包括有电网调度系统、配电网负荷管理系统、充电站监控系统、充电桩控制器、车载控制器的管理系统的管理方法。充电站同时接受配电网负荷管理系统和电网调度系统的管理，其中配电网负荷管理系统以实时功率限制对充电站负荷进行管理，电网调度系统对充电站进行管理，配电网的实时功率指令优先于调度计划。充电站监控系统在电网管理下根据各用户的需求对接入的电动汽车进行实时协调控制，各用户通过车载控制器对充电站的管理做出响应。本发明的管理方法能协调电动汽车用户、充电站运营商、电网管理者之间的关 系。本发明是一种简单方便，实用性强的电网对电动汽车充电站的管理系统的管理方法。

附图说明

图1为本发明电网对电动汽车充电站管理方法的示意图。

图2为本发明充电站监控系统的工作流程示意图。

具体实施方式

实施例：

本发明电网对电动汽车充电站管理方法的示意图如图1所示，包括有

图1为电网对电动汽车充电站管理方法示意图。如图1所示，充电站监控系统111具备对电网调度系统101接口及配电网负荷管理系统102接口，同时接受二者的管理。所述充电站监控系统111包括数据采集模块112、充电站负荷预测模块113、有序充电模块114，但并不局限于上述模块。数据采集模块111采集记录充电设施和车辆的状态信息，将历史数据发送于充电站负荷预测模块112，将充电设施和车辆的实时状态信息发送于有序充电模块114。车载控制器122将车载充电机、电池的状态以及用户的相关信息发送给充电桩控制器121。电网调度系统101向有序充电模块114发送用电计划，配电网负荷管理系统102向该模块发送实时功率限制指令。有序充电模块114向配电网负荷管理系统102发送充电站的实时用电信息。有序充电模块114将充电站的实时用电信息发送于配电网负荷管理系统102，将分配功率信息发送到充电桩控制器121。充电桩控制器将分配功率信息抄送至车载控制器122。

所述电网调度系101统对充电站实施日前用电计划，步骤如下：

1）每日18：00前从充电站获得该站的下一日负荷预测结果，该负荷预测结果时间精度可根据电网调度系统要求设定为5min或15min，如以5min为时间精度的负荷预测结果由288个点的数据组成， 定义为{P_cp(0),...,P_cp(287)}；

2）根据电网发电计划、负荷预测、充电站负荷预测结果制定充电站的下一日用电计划，如果以5min为时间精度，该用电计划可定义为{P_OP(0),...,P_OP(287)}；（3）每日的24：00之前向充电站下发用电计划。

所述配电网负荷管理系统102对充电站实施实时功率控制，步骤如下：

11）测量采集第t时刻充电站所在配电线路或公共变压器的功率P_L(t)，读取充电站上报的第t时刻充电站实际功率P_C(t)；

12）计算第t+1时刻充电站功率限值P_D(t+1)：

P_D(t+1)=P_max(t+1)-P_L(t)+P_C(t),其中P_max(t+1)为配电线路或公共变压器的在t+1时刻的最大允许功率，由t时刻的温度、设备的状态决定；

13）向充电站下发t+1时刻允许功率限值P_D(t+1)。

所述有序充电模块114是根据电网管理信息及站内充电信息进行充电站内车辆充电功率管理的模块。其需要的充电设施和车辆的实时状态信息包括：当前t时刻充电设施可提供的最大功率P_Ei(t)，各接入车辆的剩余停驶时间T_i(t)、剩余电量需求E_i(t),i=1...N,N为当前充电站在线的车辆数量。当配电网负荷管理系统102下发的实时功率限制P_D(t)不大于电网调度系统101下达的用电计划P_OP(t)时，“有序充电”模块选择P_D(t)为充电站在t时刻的最大允许充电负荷P_S(t)，反之，以P_OP(t)作为最大允许充电负荷P_S(t)。“有序充电”模块综合上述信息，将计算得到的t时刻各车辆的分配充电功率P_ci(t)下发给车辆。

所述充电站负荷预测模块113根据充电站的历史数据对充电站一日的充电负荷进行预测，其步骤如下：

21）根据充电站的历史数据统计结果确定一日各时段车辆充电功率和充电时间的期望值；

22）根据到达充电站进行充电的车辆历史数据建立模型预测下一日各时段的车辆达到数量；

23）计算各时段充电站的充电功率的期望值，并以此作为预测结果。

所述数据采集模块112通过位于站内充电设施的量测和通讯终端对充电设施和电动汽车的状态进行实时监测和记录。

所述充电桩控制器121指充电设施内部的测量、通讯、控制和保护系统，其提供了车辆与充电站监控系统111之间的通讯接口。对于直流充电设施，其还将按照充电站监控系统111和车载控制器122的指令对其输出功率进行调制。

所述车载控制器122指对车辆的充电过程进行管理的系统，其提供了车辆与外部系统的通讯接口，并向用户提供互动接口，用户通过车载控制器输入目标充电电量、预期停驶时间等需求信息。车载控制器122综合用户需求、电池管理系统（BMS）信息和充电站的功率限制，做出充电功率决策。其根据充电站监控系统下发的分配功率P_ci(t)，对车辆拟将采用的充电功率进行决策，将充电回执功率P_fi(t)和回执属性λ_i(t)反馈给充电站监控系统。其中充电回执功率P_fi(t)表示该时段车辆将采用的充电功率；λ_i(t)=0表示不参加下一时段充电站有序充电，λ_i(t)=1表示参加。

图2为充电站监控系统的工作流程示意图。如图2所示，所述充电站监控系统111在配电网和电网调度管理下执行有序充电的步骤如下：

31）读取当取当前时段充电站的用电计划P_OP(t),读取配电网管理系统下发的实时功率限制P_D(t)。

32）读取当前各接入车辆及所在充电设施的状态信息，包括：车辆需要补充的电量E_i(t)、充电设施允许功率P_Ei(t)、剩余停驶时间T_i(t)。

33）判断min(P_CP(t),P_D(t))是否大于充电站当前的需用功率P_N(t)，当min(P_CP(t),P_D(t))不大于充电站的额定功率时退出计算流程，等待下一计算时段。其中，P_N(t)为当前处于工作状态的充电设施的额定功率总和。

34）计算各车辆的分配功率：

$P_{\mathrm{ci}}\left(t\right)=\frac{{\hat{P}}_{\mathrm{ci}}\left(t\right)\{\min (P_{\mathrm{OP}}\left(t\right),P_D\left(t\right))-\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left[(1-{\mathrm{\λ}}_i(t-1))P_{\mathrm{fi}}(t-1)\right]\}}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\hat{P}}_{\mathrm{ci}}\left(t\right){\mathrm{\λ}}_i(t-1)},$ 其中， ${\hat{P}}_{\mathrm{ci}}\left(t\right)=\min (\frac{E_i\left(t\right)}{T_i\left(t\right)},P_{\mathrm{Ei}}\left(t\right)).$

35）向各车辆下发充电功率指令：P_ci(t)。

36）读取各车辆读取各接入车辆的有序充电回执功率P_fi(t)和回执属性λ_i(t)；

37)判断是否有如下情况发生:

41)计算周期结束（可设置为5分钟或更小）;42)有车辆退出或接入新的车辆。当满足条件41)时，从步骤31)开始重复执行；当满足条件42)时，从步骤33）开始重复执行。

Claims (5)

1.一种电网对电动汽车充电站的管理系统的管理方法，其特征在于所述管理系统包括有电网调度系统、配电网负荷管理系统、充电站监控系统、充电桩控制器、车载控制器，充电站同时接受配电网负荷管理系统和电网调度系统的管理，配电网负荷管理系统向充电站监控系统下发实时功率限制命令，电网调度系统向充电站下发日用电计划，配电网的实时功率指令优先于调度计划，充电桩控制器及车载控制器接收充电站监控系统下达的功率限制命令，根据充电桩和车辆的状态，控制充电桩及车载充电机做出响应；

上述充电站监控系统在电网调度系统和配电网负荷管理系统管理下执行有序充电的控制包括如下步骤：

31)读取当前时段充电站的用电计划P_OP(t),读取配电网管理系统下发的实时功率限制P_D(t)；

32)读取当前各接入车辆及所在充电设施的状态信息，包括：车辆需要补充的电量E_i(t)、充电设施允许充电功率P_Ei(t)、剩余停驶时间T_i(t)；

33)当min(P_CP(t),P_D(t))不大于充电站当前的需用功率P_N(t)时退出计算流程，等待下一计算时段，其中P_N(t)为当前处于工作状态的充电设施的额定功率总和，P_OP(t)为用电计划,P_D(t)为实时功率限制,P_CP(t)是充电站负荷；

34)计算各车辆的分配功率：

其中，

35)向各车辆下发充电功率指令：P_ci(t)；

46)读取各车辆读取各接入车辆的有序充电回执功率P_fi(t)和回执属性λ_i(t)；

37)判断是否有如下情况发生:

41>计算周期结束；

42>有车辆退出或接入新的车辆；

当满足条件41>时，从步骤31)开始重复执行；当满足条件42>时，从步骤33)开始重复执行。

2.根据权利要求1所述的电网对电动汽车充电站的管理系统的管理方法，其特征在于上述充电站监控系统具备对电网调度系统的接口及对配电网负荷管理系统的接口，充电站监控系统同时接受电网调度系统及配电网负荷管理系统的管理。

3.根据权利要求1所述的电网对电动汽车充电站的管理系统的管理方法，其特征在于上述充电站监控系统包括数据采集模块、充电站负荷预测模块、有序充电模块，数据采集模块采集记录充电设施和车辆的状态信息，将历史数据发送于充电站负荷预测模块，将充电设施和车辆的实时状态信息发送于有序充电模块，车载控制器将车载充电机、电池的状态以及用户的相关信息发送给充电桩控制器，电网调度系统向有序充电模块发送用电计划，配电网负荷管理系统向该模块发送实时功率限制指令，有序充电模块向配电网负荷管理系统发送充电站的实时用电信息，有序充电模块将充电站的实时用电信息发送于配电网负荷管理系统，将分配功率信息发送到充电桩控制器，充电桩控制器将分配功率信息抄送至车载控制器。

4.根据权利要求1所述的电网对电动汽车充电站的管理系统的管理方法，其特征在于上述电网调度系统对充电站实施日前用电计划的控制包括如下步骤：

1)每日18：00前从充电站获得该站的下一日负荷预测结果；

2)根据电网发电计划、负荷预测、充电站负荷预测结果制定充电站的下一日“用电计划”，每日的24：00之前向充电站下发用电计划。

5.根据权利要求1所述的电网对电动汽车充电站的管理系统的管理方法，其特征在于上述配电网负荷管理系统对充电站实施实时功率控制包括如下步骤：

21)测量采集第t时刻充电站所在配电线路或公共变压器的功率P_L(t)，读取充电站上报的第t时刻充电站实际功率P_C(t)；

22)计算第t+1时刻充电站功率限值P_D(t+1)：P_D(t+1)＝P_max(t+1)-P_L(t)+P_C(t),其中P_max(t+1)为配电线路或公共变压器的在t+1时刻的最大允许功率；

23)向充电站下发t+1时刻允许功率限值P_D(t+1)。