CN106329619B - 一种充电桩调度方法、系统和装置 - Google Patents

一种充电桩调度方法、系统和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种充电桩调度方法，包括：电动汽车与充电桩连接后，电动汽车向充电桩发送蓄电池剩余电量信息；充电桩向调度装置发送充电请求信息，所述充电请求信息携带有接收的电动汽车蓄电池剩余电量信息；调度装置根据当前电网供电冗余量以及电动汽车蓄电池剩余电量，确定所述充电桩的充电优先级；调度装置根据所述充电桩的充电优先级排序依次控制充电桩。另外，本发明还公开了一种充电桩的调度系统和调度装置。采用本发明，降低了成本，提高了电能的利用率。

Description

一种充电桩调度方法、系统和装置
技术领域
本发明涉及充电桩技术领域，特别涉及到一种充电桩调度方法、系统和装置。
背景技术
随着人们对环境问题的重视，电动汽车被列入国家重大科技产业工程和国家863计划，其地位非常重要。我国的电动汽车的自主创新过程中，效果明显，特别是我国自主研发的蓄电池已经应用于公交车领域。蓄电池的充电设施是电动汽车进行正常运营不可或缺的配套设备，其主要功能是将电网系统中的电能转化成电动汽车车载电池的电能。
城市电动车数量逐年增加，当城市充电桩达到一定数量级时，其整体对电网的冲击是巨大的，尤其电动汽车充电存在一定的规律，在夜间前半部分集中进行充电与城市用电高峰重叠，给电网造成的负担最重，后半夜城市用电高峰过去之后，多数电动汽车也充电完毕了。充电存在严重的充电无序性，造成资源浪费的同时，加重了城市供电压力。
发明内容
本发明的目的提供一种充电桩的调度方法、系统和装置，改善了城市供电环境，提高了电能的利用率。
为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种充电桩调度方法，包括如下步骤：
电动汽车与充电桩连接后，电动汽车向充电桩发送蓄电池剩余电量信息；
充电桩向调度装置发送充电请求信息，所述充电请求信息携带有接收的电动汽车蓄电池剩余电量信息；
调度装置根据当前电网供电冗余量以及电动汽车蓄电池剩余电量，确定所述充电桩的充电优先级；
调度装置根据所述充电桩的充电优先级排序依次控制充电桩。
所述的调度装置根据当前电网负荷以及电动汽车蓄电池剩余电量，确定所述充电桩的充电优先级的步骤，具体包括：
调度装置根据采集的电网电压、电流和相应波动信息，确定当前电网的供电冗余量；
调度装置根据电网当前的供电冗余量，确定发送充电请求信息的充电桩是否可以为电动汽车充电，若是，则赋予所述充电桩最高优先级；否则，根据电动汽车蓄电池剩余电量确定相应的惩罚函数；
调度装置根据惩罚函数对充电桩的充电进行优先级排序。
所述的调度装置根据优先级排序依次控制充电桩为电动车充电的步骤，具体包括：
以电动汽车充电数量和电动汽车充电时长为变量，以电网供电冗余量为约束，建立以电网冲击最小，电动汽车充电均衡为目标的多目标优化模型，通过所述优化模型确定电网的充电任务；所述优化模型包括：
当前阶段总的充电时长f(i)：
其中，n代表充电需求数量；Ti代表第i辆电动车所需的充电时长；i代表需要充电的电动车编号。
当前阶段总的充电功率为g(i)：
其中，Wi代表第i辆电动车所需的充电功率；
当前阶段每小时的充电任务为t：
其中，m代表需要充电的当前阶段的小时数；
g(i)＜WH
其中，WH代表当前电网的冗余量。
根据得到的充电任务t，按照充电任务表中各充电桩的充电优先级排序控制相应的充电桩工作。
相应的本发明还提供一种充电桩调度系统，包括：
所述充电桩在与电动汽车连接时，接收来自电动汽车的蓄电池剩余电量信息，并发送充电请求信息，所述充电请求信息携带有电动汽车蓄电池剩余电量信息；
所述调度装置，用于根据当前电网负荷以及电动汽车蓄电池剩余电量，确定所述充电桩优先级，并将充电桩的优先级加入到充电任务表中；并根据所述充电任务表中的优先级排序依次控制充电桩。
还包括：安装在电网内部的检测装置，所述检测装置用于采集电网的电压、电流和相应的波动信息；所述调度装置包括，供电冗余确定单元；
所述供电冗余确定单元，用于根据来自所述检测单元的电网电压、电流和相应的波动信息，确定电网供电冗余量。
所述充电桩还包括：故障检测模块；
所述故障检测模块，用于检测充电桩自身的故障和电动汽车的蓄电池的故障，并将检测的故障信息反馈给所述控制中心；
调度装置还包括，故障处理单元；
所述故障处理单元，用于根据来自所述故障检测模块的故障信息进行相应的控制。
相应的本发明还提供一种充电桩的调度装置，包括：
优先级确定单元，用于根据当前电网供电冗余量以及电动汽车蓄电池剩余电量，确定所述充电桩优先级；
存储单元，用于存储充电任务表，所述充电任务表根据各充电桩的充电优先级进行排序；
调度控制单元，用于根据所述充电任务表中的充电桩的充电优先级排序依次控制充电桩。
所述优先级确定单元包括：
供电冗余量确定单元，用于根据采集的电网电压、电流和相应波动信息，确定当前电网的供电冗余量；
判断处理单元，用于根据电网当前的供电冗余量，确定发送充电请求信息的充电桩是否可以为电动汽车充电，若是，则赋予所述充电桩最高优先级；否则，根据电动汽车蓄电池剩余电量确定相应的惩罚函数；
排序单元，用于根据惩罚函数对充电桩的充电进行优先级排序。
本发明的充电桩调度方法根据当前电网供电冗余量以及电动汽车蓄电池剩余电量确定充电桩的优先级，在根据优先级排序对充电桩进行控制，从而实现了有计划的安装电网的负荷控制充电桩的充电顺序，并且优先级与电动汽车蓄电池的剩余电量相关联，也充分考虑了电动汽车的需求，从而提高了电能的利用率。
附图说明
图1是本发明一种充电桩调度系统的一种实施例的示意图；
图2是本发明一种充电桩调度装置的一种实施例的示意图；
图3是本发明一种充电桩调度装置的优先级确定单元的一种实施例的示意图；
图4是本发明一种充电桩调度方法的一种流程示意图；
图5是图4中步骤S43的具体实现的一种流程示意图；
图6是图4中步骤s44的具体实现的一种实施例的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
参考图1，该图是本发明一种充电桩调度系统的一种实施例的示意图，其包括：多个充电桩10和调度装置20；
充电桩10，用于在与电动汽车连接时，接收来自电动汽车的蓄电池剩余电量信息，并向调度装置20发送充请求信息，该充电请求信息中携带有该电动汽车蓄电池剩余电量信息，将电动汽车蓄电池剩余多少电量上报给调度装置。
调度装置20，用于根据当前电网负荷以及电动汽车蓄电池剩余电量，确定该充电桩的优先级，并将充电桩的优先级加入到充电任务表中；并根据该充电任务表中的优先级排序依次控制充电桩的充电时间。
需要说明的，本发明实施例中的充电桩内部设置有故障检测模块，该故障检测模块不但可以用于检测充电桩自身的故障也可以用于检测电动汽车内蓄电池的故障；并且该故障检测模块可以将检测到的故障反馈给调度装置，由调度装置即使采取断电保护或降压供电等措施。从而避免了，在电动汽车充电过程中，蓄电池因发热，或季节不同周围温度环境发生变化时，产生过热，或自燃等危险情况。
下面对调度装置进行详细说明。
参考图2，该图是本发明一种充电桩调度装置的一种实施例的示意图，该装置包括：优先级确定单元21、存储单元22以及调度控制单元23，其中优先级确定单元21用于根据当前电网供电冗余量以及电动汽车蓄电池剩余电量，确定充电桩优先级；存储单元22用于存储充电任务表，该充电任务表列明各充电桩充电优先级，并根据充电桩充电优先级进行排序；调度控制单元23，用于根据充电任务表中充电桩的充电优先级排序依次控制充电桩给相应的电动汽车充电。
参考图3，该图是本发明一种充电桩调度装置的优先级确定单元的一种实施例的示意图，其包括：供电冗余量确定单元211、判断处理单元212以及排序单元213，其中供电冗余量确定单元211用于根据采集的电网电压、电流和相应波动信息，并根据采集的电压、电流和相应的波动信息确定当前电网的供电冗余量；判断处理单元212用于根据电网当前的供电冗余量，确定发送充电请求信息的充电桩是否可以为电动汽车充电，若是，则赋予充电桩最高优先级，否则，根据电动汽车蓄电池剩余电量确定相应的惩罚函数；排序单元，用于根据惩罚函数对充电桩的充电进行优先级排序。
下面对本发明的另一方面进行说明。
参考图4，该图是本发明一种充电桩调度方法的一种流程示意图，包括如下步骤：
步骤s41，电动汽车与充电桩连接后，电动汽车向充电桩发送蓄电池剩余电量信息；具体实现时，电动汽车到达充电桩并与充电桩进行连接后，电动汽车也将蓄电池剩余电量通过数据传输通道上传给充电桩。
步骤s42，充电桩向调度装置发送充电请求信息，所述充电请求信息携带有接收的电动汽车蓄电池剩余电量信息；具体实现时，充电桩发送充电指令的同时，向调度装置上传状态信息，该状态信息具体包括：蓄电池剩余电量、蓄电池是否存在过热等故障信息。
步骤s43，调度装置根据当前电网供电冗余量以及电动汽车蓄电池剩余电量，确定充电桩的充电优先级；
步骤s44，调度装置根据充电桩充电的优先级和电网的充电任务依次控制充电桩。
下面对步骤S43的具体实现过程进行说明，参考图5，该图是图4中步骤S43的具体实现的一种流程示意图，包括如下步骤：
步骤s51，调度装置根据采集的电网电压、电流和相应波动信息，确定当前电网的供电冗余量；具体实现时，城市电网一天之内的供电负荷不尽相同，尤其在夏季会频繁出现超过城市电网最大负荷的用电高峰期。通过电力部门的电网监控信息，或安装在电网内部的测试仪器可以对电网实时采集电压、电流和相应波动信息。以此为依据来判断电网的供电冗余量WH；
步骤s52，调度装置根据电网当前的供电冗余量，确定发送充电请求信息的充电桩是否可以为电动汽车充电，若是，则执行步骤s53，否则，执行步骤s54；具体实现时，当新的充电需求指令进入到充电任务列表中时，调度装置首先根据电网负荷检测信息，即采集的电网电压、电流和相应的波动信息，判断电网是否处于重负荷状态；
步骤s53，赋予所述充电桩最高优先级；具体实现时，如果负荷正常，则将最高优先级赋给该充电桩，此时即为最佳充电时间；
步骤s54，根据电动汽车蓄电池剩余电量确定相应的惩罚函数；具体实现时；若当前为用电高峰期，电网负荷较重，则以根据电动汽车蓄电池剩余电量定义惩罚函数，剩余电量越少，惩罚函数值越大，表明该电动汽车的充电意愿越迫切。
步骤s55，调度装置根据惩罚函数对充电桩的充电进行优先级排序。具体实现时，根据惩罚函数值对有充电需求的充电桩进行排序，根据电网负荷，依次从第一优先级进行充电；惩罚函数值较小的充电任务将被排到后一时间段进行充电。
下面对步骤s44进行详细说明，参考图6所示，该图是图4中步骤s44的具体实现的一种实施例的示意图，包括如下步骤：
步骤S61，以电动汽车充电数量和电动汽车充电时长为变量，以电网供电冗余量为约束，建立以电网冲击最小，电动汽车充电均衡为目标的多目标优化模型，通过所述优化模型确定电网的充电任务；具体实现时，所述优化模型包括：
当前阶段总的充电时长f(i)：
其中，n代表充电需求数量；Ti代表第i辆电动车所需的充电时长；i代表需要充电的电动车编号。
当前阶段总的充电功率为g(i)：
其中，Wi代表第i辆电动车所需的充电功率；
当前阶段每小时的充电任务为t：
其中，m代表需要充电的当前阶段的小时数；
g(i)＜WH
其中，WH代表当前电网的冗余量。
步骤S62，根据得到的充电任务t，按照充电任务表中各充电桩的充电优先级排序控制相应的充电桩工作。
需要说明的，从电网的角度来看，对于离调度装置较远的充电需求，可以降低惩罚函数值，因为电能经过长距离的传输，会增加输送线路上的电能消耗，增加供电成本。这一问题可以通过设置距离表来定义各充电桩离供电中心的距离，并根据距离调整惩罚函数值来调整充电任务清单内充电任务的优先级。离供电中心较远的充电任务适当降低优先级，而离供电中心较近的充电任务可以适当提高优先级。
另外，针对不同的电动汽车，其充电功率也是不同的，家用充电桩功率较小，充电站内的充电桩功率较大。相应的充电功率越大，充电时间也将越短，在分配充电任务时，可以根据不同规格的充电桩调整充电时长。已达到更准确的充电桩智能调度的效果。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种充电桩调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
电动汽车与充电桩连接后,电动汽车向充电桩发送蓄电池剩余电量信息；
充电桩向调度装置发送充电请求信息,所述充电请求信息携带有接收的电动汽车蓄电池剩余电量信息；
调度装置根据当前电网供电冗余量以及电动汽车蓄电池剩余电量,确定所述充电桩的充电优先级；
调度装置根据所述充电桩的充电优先级排序依次控制充电桩；
所述调度装置以电动汽车充电数量和电动汽车充电时长为变量，以电网供电冗余量为约束，建立以电网冲击最小，电动汽车充电均衡为目标的多目标优化模型,通过所述优化模型确定电网的充电任务；所述优化模型包括：
当前阶段总的充电时长f(i)：
其中，n代表充电需求数量；Ti代表第i辆电动车所需的充电时长；i代表需要充电的电动车编号；
当前阶段总的充电功率为g(i):
其中，Wi代表第i辆电动车所需的充电功率；
当前阶段每小时的充电任务为t：
其中，m代表需要充电的当前阶段的小时数；
g(i)<WH
其中，WH代表当前电网的冗余量；
根据得到的充电任务t，按照充电任务表中各充电桩的充电优先级排序控制相应的充电桩工作。
2.根据权利要求1所述的充电桩调度方法，其特征在于，所述的调度装置根据当前电网负荷以及电动汽车蓄电池剩余电量,确定所述充电桩的充电优先级的步骤，具体包括:
调度装置根据采集的电网电压、电流和相应波动信息，确定当前电网的供电冗余量；
调度装置根据电网当前的供电冗余量，确定发送充电请求信息的充电桩是否可以为电动汽车充电，若是，则赋予所述充电桩最高优先级；否则，根据电动汽车蓄电池剩余电量确定相应的惩罚函数；
调度装置根据惩罚函数对充电桩的充电进行优先级排序。
3.一种充电桩的调度系统，包括多个充电桩和调度装置；
所述充电桩在与电动汽车连接时，接收来自电动汽车的蓄电池剩余电量信息，并发送充电请求信息，所述充电请求信息携带有电动汽车蓄电池剩余电量信息；
所述调度装置，用于根据当前电网负荷以及电动汽车蓄电池剩余电量,确定所述充电桩优先级，并将充电桩的优先级加入到充电任务表中；并根据所述充电任务表中的优先级排序依次控制充电桩；
以电动汽车充电数量和电动汽车充电时长为变量，以电网供电冗余量为约束，建立以电网冲击最小，电动汽车充电均衡为目标的多目标优化模型,通过所述优化模型确定电网的充电任务；所述优化模型包括：
当前阶段总的充电时长f(i)：
其中，n代表充电需求数量；Ti代表第i辆电动车所需的充电时长；i代表需要充电的电动车编号；
当前阶段总的充电功率为g(i):
其中，Wi代表第i辆电动车所需的充电功率；
当前阶段每小时的充电任务为t：
其中，m代表需要充电的当前阶段的小时数；
g(i)<WH
其中，WH代表当前电网的冗余量；
根据得到的充电任务t，按照充电任务表中各充电桩的充电优先级排序控制相应的充电桩工作。
4.根据权利要求3所述的充电桩的调度系统，其特征在于，还包括安装在电网内部的检测装置，所述检测装置用于采集电网的电压、电流和相应的波动信息；所述调度装置包括，供电冗余确定单元；
所述供电冗余确定单元，用于根据来自检测单元的电网电压、电流和相应的波动信息，确定电网供电冗余量。
5.根据权利要求3或4所述的充电桩的调度系统，其特征在于，所述充电桩还包括：故障检测模块；
所述故障检测模块，用于检测充电桩自身的故障和电动汽车的蓄电池的故障，并将检测的故障信息反馈给控制中心；
调度装置还包括，故障处理单元；
所述故障处理单元，用于根据来自所述故障检测模块的故障信息进行相应的控制。
6.一种充电桩的调度装置，其特征在于，包括：
优先级确定单元，用于根据当前电网供电冗余量以及电动汽车蓄电池剩余电量,确定所述充电桩优先级；
存储单元，用于存储充电任务表，所述充电任务表根据各充电桩的充电优先级进行排序；
调度控制单元，用于根据所述充电任务表中的充电桩的充电优先级排序依次控制充电桩；
调度控制单元以电动汽车充电数量和电动汽车充电时长为变量，以电网供电冗余量为约束，建立以电网冲击最小，电动汽车充电均衡为目标的多目标优化模型,通过所述优化模型确定电网的充电任务；所述优化模型包括：
当前阶段总的充电时长f(i)：
其中，n代表充电需求数量；Ti代表第i辆电动车所需的充电时长；i代表需要充电的电动车编号；
当前阶段总的充电功率为g(i):
其中，Wi代表第i辆电动车所需的充电功率；
当前阶段每小时的充电任务为t：
其中，m代表需要充电的当前阶段的小时数；
g(i)<WH
其中，WH代表当前电网的冗余量；
根据得到的充电任务t，按照充电任务表中各充电桩的充电优先级排序控制相应的充电桩工作。
7.根据权利要求6所述的充电桩的调度装置，其特征在于，所述优先级确定单元包括：
供电冗余量确定单元，用于根据采集的电网电压、电流和相应波动信息，确定当前电网的供电冗余量；
判断处理单元，用于根据电网当前的供电冗余量，确定发送充电请求信息的充电桩是否可以为电动汽车充电，若是，则赋予所述充电桩最高优先级；否则，根据电动汽车蓄电池剩余电量确定相应的惩罚函数；
排序单元，用于根据惩罚函数对充电桩的充电进行优先级排序。
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