CN107618393B - 一种基于杠杆电价的电动汽车充电负荷调控系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用杠杆电价调节机制引导电动汽车用户充电行为的系统及方法，属于电动汽车智能充电领域。该系统包含若干智能充电桩，通过通信线路与控制终端连接。控制终端获取当前台区电价信息，并通过充电桩定时上报的新接入电动汽车信息，即时制定每个新用户的分差电价，用户调整充电模式与时间来获得较为满意的价格。本发明在维持总价格不变的前提下，在当前电价的基础上，根据用户设定的充电行为按比例上下调节个体电价，以达到引起用户积极响应，更多地参与负荷调控的目的。本发明加大了用户对负荷调控的参与度，更有利于电网对有序充电、削峰填谷等后续优化方案的实施，同时响应的用户也可获得经济利益。

Description

一种基于杠杆电价的电动汽车充电负荷调控系统及方法
技术领域
本发明属于电动汽车智能充电领域，涉及一种电动汽车充电负荷调控方法。
背景技术
在能源问题越发突出的今天，电动汽车作为清洁新能源交通工具正受到人们越来越多的关注和响应。随着电动汽车普及率不断地增加，问题也随之而来，由于电网系统缺乏必要的控制手段，当用电高峰期到来，大量电动汽车无序充电将会对电网造成巨大的冲击，极易导致负荷超载，威胁电网安全与稳定。若为应付用电高峰专门增加电力设备容量，又会抬高用电成本，降低电力资源利用率。
在已有的研究中，利用电动汽车入网技术，实施峰谷分时电价，采取有序充电等调控策略都能有效降低电动汽车对电网的负荷冲击，并提高电力资源使用效率。但电动汽车群体，尤其是私家电动汽车车主的充电行为具有很大的不确定性，这种特性使得各类优化策略难以达到最佳的效果。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于杠杆电价的电动汽车充电负荷调控系统及方法，旨在引导用户充电行为，增加他们参与负荷调控的积极性，为后续调控策略的实施打下基础。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于杠杆电价的电动汽车充电负荷调控系统，包括智能充电桩及待充电电动汽车，还包括用于控制充电费用的费控终端和用于管理充电桩运行的充电桩控制系统，以及智能电表、集中器和用电信息采集主站；
所述智能充电桩由供电网络提供电能，并与费控终端保持信息互动；费控终端与智能电表通信，智能电表通过集中器与用电信息采集主站连接；费控终端还与充电桩控制系统连接，充电桩控制系统通过供电网络调节各智能充电桩的充电功率。
进一步，所述费控终端包括信息收发模块和电费调节模块，其中信息收发模块用于接收并上传充电桩运行信息，包括资费和电力消耗信息；新用户接入时输入的充电信息也即时上传至信息收发模块；信息收发模块还用于接收来自主站的电价信息；电费调节模块用于根据当前电价与当前用户信息，利用内置算法计算出调控后各用户电价，并将对应的电价信息在充电桩交互界面上显示出来。
一种基于杠杆电价的电动汽车充电负荷调控方法，包括以下步骤：
S1：每隔一段时间检查一次分时电价，并依据当前时刻电价更新动态杠杆电价；
S2：在该时间段内新接入的电动汽车用户输入充电时长与需求电量；
S3：费控终端根据充电时长与需求电量，计算并为该用户分配杠杆电价，即在当前分时电价的基础上增加或减少每度电某一百分比的差价；
其中，每个更新周期内保持杠杆电价与原始电价的总数一致。
进一步，所述动态杠杆电价的制定包括以下步骤：
S101：读取当前分时电价；
S102：确定目标函数：电网根据使用环境设置电价调控的目标函数，包括最小化电网负荷均方差和用户成本最低；
S103：确定单位需求功率变化引起的电价变化：用户需求功率(kw)＝用户需求电量(kwh)÷用户设定充电时长(h)，单位需求功率变化引起的电价变化量设为ΔQ，则有ΔQ(元/kw)＝Q(元)÷ΔP(kw)；ΔQ由预设的目标函数确定；
S104：动态调节杠杆电价曲线：每有新用户接入，费控终端根据用户设置自动更新杠杆电价曲线，并根据该用户在杠杆的位置给出其对应的应付电价，以保证本杠杆电价时段内所有用户应付电费总额与本时段分时电价情况下应付总额一致；杠杆电价曲线始终为一条直线。
本发明的有益效果在于：本发明在维持总价格不变的前提下，在当前电价的基础上，根据用户设定的充电行为制定杠杆电价，按比例上下调节个体电价，以达到引起用户积极响应，更多地参与负荷调控的目的。仅从资金流动的角度看，本发明实施前后保持整体上资金流动量不变，故不会破坏售电方和用电方的利益平衡。但本发明实施后，部分用户为降低购电成本，会选择响应杠杆电价从而减少充电功率需求，或延长充电时间，参与到有序充电优化控制策略的实施中，这就加大了用户对负荷调控的参与度，更有利于电网达成有序充电、削峰填谷的目的。从而使售电方和用电方达到双赢的局面。本发明实施简单，杠杆电价只需要需求功率一个参数就可确定，各种所需信息的获取途径也有成熟的设备和技术支撑，在各类电动汽车充电场景下具有良好的应用价值。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明提供电动汽车充电负荷调控系统实现架构；
图2为本发明中杠杆电价计算流程图；
图3为本发明中杠杆电价函数曲线图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
一种基于杠杆电价的电动汽车充电负荷调控系统，其系统架构如图1所示，包括多个智能充电桩及待充电电动汽车，还包括用于控制充电费用的费控模块和用户管理充电桩运行的充电桩控制系统，以及智能电表、集中器和用电信息采集主站。其中智能充电桩由供电网络提供电能，并与费控终端保持信息互动。费控终端与智能电表通信，智能电表通过集中器与用电信息采集主站连接。费控终端还与充电桩控制系统连接，充电桩控制系统通过供电网络调节各智能充电桩的充电功率。
费控终端是本发明的核心运作模块，它可以是应用程序，在充电场所的控制中心或充电桩控制系统上运行，也可以集成在集中器上。费控终端包括信息收发模块和电费调节模块，其中信息收发模块用于接收并上传充电桩运行信息，包括资费和电力消耗信息；新用户接入时输入的充电信息也即时上传至信息收发模块。信息收发模块还用于接收来自主站的电价信息。电费调节模块用于根据当前电价与当前用户信息，利用内置算法计算出调控后各用户电价，并将对应的电价信息在充电桩交互界面上显示出来。
本发明实例还提供一种基于杠杆电价的电动汽车充电负荷调控方法，该方法的核心是杠杆电价。杠杆电价的制定流程如图2所示，包括以下步骤：
1.读取当前分时电价；
2.确定目标函数：电网可根据使用环境设置电价调控的目标函数，如最小化电网负荷均方差、用户成本最低等；
3.计算单位需求功率变化引起的电价变化：用户需求功率(kw)＝用户需求电量(kwh)/用户设定充电时长(h)，单位需求功率变化引起的电价变化量设为ΔQ，则有ΔQ(元/kw)＝Q(元)/ΔP(kw)。ΔQ的值会影响电网负荷曲线，决定最终的负荷调控效果，ΔQ应由预设的目标函数确定，如预设的目标函数为最小化电网负荷均方差，则ΔQ应根据统计建模仿真的结果设定为在约束条件内使最终电网负荷均方差达到最小的值；
4.动态调节杠杆电价曲线：每有新用户接入，费控终端根据用户设置自动更新杠杆电价曲线，即更新ΔQ值，该值影响杠杆电价曲线斜率。根据该新用户设定的需求功率在杠杆的位置给出其对应的应付电价，并保证本杠杆电价时段内所有用户应付电费总额与本时段分时电价情况下应付总额一致。杠杆电价函数曲线具有如图3的形式，为确保公平性，杠杆电价曲线应始终为一条直线。
该方法每隔一段时间检查一次分时电价，并依据当前时刻电价更新动态杠杆电价，在该时间段内新接入的电动汽车用户输入充电时长与需求电量，费控终端会根据此信息计算并为该用户分配杠杆电价，即在当前分时电价的基础上增加或减少每度电某一百分比的差价。每个更新周期内需保持杠杆电价与原始电价总数一致。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (3)

1.一种基于杠杆电价的电动汽车充电负荷调控方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1：每隔一段时间检查一次分时电价，并依据当前时刻电价更新动态杠杆电价；
S2：在该时间段内新接入的电动汽车用户输入充电时长与需求电量；
S3：费控终端根据充电时长与需求电量，计算并为该用户分配杠杆电价，即在当前分时电价的基础上增加或减少每度电某一百分比的差价；
其中，每个更新周期内保持杠杆电价与原始电价的总数一致；
所述动态杠杆电价的制定包括以下步骤：
S101：读取当前分时电价；
S102：确定目标函数：电网根据使用环境设置电价调控的目标函数，包括最小化电网负荷均方差和用户成本最低；
S103：确定单位需求功率变化引起的电价变化：用户需求功率＝用户需求电量÷用户设定充电时长，单位需求功率变化引起的电价变化量设为ΔQ，则有ΔQ＝Q÷ΔP；ΔQ由预设的目标函数确定；
S104：动态调节杠杆电价曲线：每有新用户接入，费控终端根据用户设置自动更新杠杆电价曲线，并根据该用户在杠杆的位置给出其对应的应付电价，以保证本杠杆电价时段内所有用户应付电费总额与本时段分时电价情况下应付总额一致；杠杆电价曲线始终为一条直线。
2.基于权利要求1所述方法的基于杠杆电价的电动汽车充电负荷调控系统，包括智能充电桩及待充电电动汽车，其特征在于，还包括用于控制充电费用的费控终端和用于管理充电桩运行的充电桩控制系统，以及智能电表、集中器和用电信息采集主站；
所述智能充电桩由供电网络提供电能，并与费控终端保持信息互动；费控终端与智能电表通信，智能电表通过集中器与用电信息采集主站连接；费控终端还与充电桩控制系统连接，充电桩控制系统通过供电网络调节各智能充电桩的充电功率。
3.根据权利要求2所述的基于杠杆电价的电动汽车充电负荷调控系统，其特征在于，所述费控终端包括信息收发模块和电费调节模块，其中信息收发模块用于接收并上传充电桩运行信息，包括资费和电力消耗信息；新用户接入时输入的充电信息也即时上传至信息收发模块；信息收发模块还用于接收来自用电信息采集主站的电价信息；电费调节模块用于根据当前电价与当前用户信息，利用内置算法计算出调控后各用户电价，并将对应的电价信息在充电桩交互界面上显示出来。
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