CN108321849A - 一种高等级公路电动汽车充电站协调充电控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电动汽车充电领域，具体涉及一种高等级公路电动汽车充电协调充电控制方法，包括采用了风光互补供电为主、电网供电为辅的微电网充电站，结合云服务充电预约模式，从电动汽车和充电站双向优化选择，为电动汽车提供优化的充电预服务，保证微电网充电站不超负荷运行，能够最大限度的利用自然资源，降低了充电站对电网的冲击和依赖。
Description
技术领域
本发明属于电动汽车充电站协调充电控制方法领域，具体涉及一公路电动汽车充电站协调充电控制方法。
背景技术
随着人口的增长和经济的发展，世界各国均面临着资源环境和能源危机的问题。电动汽车作为加快能源转型、实现低碳经济的重要途径引起了越来越多国家的重视，汽车的电气化是未来发展的必然趋势。与此同时，能源危机也加快了清洁能源的发展，风能和太阳能以资源丰富、无污染、可再生等优势受到世界各国的高度重视。在国家战略的推动下，电动汽车产业化的步伐正在逐步加快利用太阳能、风能等可再生能源作为动力来源。以太阳能与风能为基础的风光互补微电网系统，不仅可以把可再生能源转化为社会资源，还能利用两者的互补性提高供电的可靠性和稳定性，从而大大降低系统投资风险，获得很好的经济效益和社会效益。
高等级公路是国民经济和公路交通科技进步发展到一定阶段的必然产物，它是公路交通现代化的重要标志。未来的高等级公路建设必然会以电动汽车为主体，优化路网结构，完善配套设施是其必经之路，而充电设施作为电动汽车的基础配套，影响和制约着电动汽车的应用程度。由于电动汽车快速充电时需要较高的瞬时功率，现有技术中高等级公路上的充电站主要考虑独立线路电网供电，或者是采用风力或光伏发电作为补充的技术，但是往往受制于电网的可供电量，以及风力和光伏发电的周期性，导致充电站供电不稳，为此需要更加合理的做好充电站的充电协调控制，有效的利用风光资源，降低对电网的产生冲击。
发明内容
为了克服背景技术中存在的不足，本发明提供一种综合考虑高等级公路车流量、服务范围、资源条件等因素的预约式充电协调控制方法，最大限度使用风光资源，为电动汽车提供最优合理的充电方案，降低对电网的冲击和依赖。
本发明是通过如下技术方案实现的。
一种高等级公路电动汽车充电协调充电控制方法，包括由风力发电系统和光伏发电系统为主要电量供给，电网辅助供电的微电网充电站，当所述风力发电系统和所述光伏发电系统的电量不足时，由所述电网提供补充电量维持所述充电站充电负荷稳定；与所述充电站和所述电动汽车通信连接的云服务器，所述电动汽车向所述云服务器发送电动汽车信息，所述云服务器根据所述电动汽车信息估算可选择充电站并反馈至所述电动汽车以供用户选择。
进一步的，所述微电网充电站以如此方法控制充电负荷稳定，当光伏最大发电功率小于光伏启动功率，且所述光伏最大发电功率与风力发电最大功率之和小于充电站负荷功率时，所述光伏发电系统关闭，所述风力发电系统以最大功率运行，同时由所述电网向直流母线供电；当所述光伏发电最大功率大于所述光伏启动功率，且所述光伏最大发电功率和所述风力发电最大功率之和小于所述充电站负荷功率，所述光伏发电系统和所述风力发电系统以最大功率运行，所述电网向所述直流母线供电补偿充电站的负荷不足；如果所述光伏最大发电功率和所述风力发电最大功率之和大于所述充电站负荷功率，所述光伏发电系统和风力发电系统均维持处于最大功率状态，为所述充电站负荷供电的同时向所述电网回馈功率。
进一步的，所述电动汽车向所述云服务器发送电动汽车信息包括所述电动汽车当前电量、预约阈值、当前位置和目的地位置以及所述电动汽车单位里程耗电量。
进一步的，所述电动汽车在当前电量低于设定阈值时，发送所述电动汽车信息至所述云服务器。
进一步的，所述云服务器根据电动汽车信息和当前路况，估算所述电动汽车电量消耗至预设剩余电量时能够到达的位置，根据估算出的所述位置选择距离所述电动汽车最近的充电站作为最优充电站，并向所述最优充电站发出预约信息。
进一步的，所述预约信息包括预约充电量。
进一步的，所述最优充电站收到预约信息后，根据已预约充电量与可提供电量负荷比较，以确定是否接收所述预约，如果接受所述预约，则由所述云服务器返回所述预约信息至所述电动汽车供用户选择；如果所述充电站预约已满，则所述云服务器进入次优充电站估算。
进一步的，所述云服务器向所述次优充电站发出预约信息，并根据所述次优充电站的反馈确定是否进入第三选择充电站的估算和预约。
进一步的，所述最优充电站为距离所述云服务器估算出所述电动汽车电量消耗至第一剩余电量时能够到达的位置最近的充电站，所述第一剩余电量在第一剩余电量阈值与第二剩余电量阈值之间，所述第一剩余电量阈值大于所述第二剩余电量阈值。
进一步的，所述次优充电站为距离所述云服务器估算出所述电动汽车电量消耗至第二剩余电量时能够到达的位置最近的充电站，所述第二剩余电量在所述第二剩余电量阈值与第三剩余电量阈值之间，所述第三剩余电量阈值小于所述第二剩余电量阈值。
进一步的，所述第三选择充电站为距离所述云服务器估算出所述电动汽车电量消耗至第三剩余电量时能够到达的位置最近的充电站，所述第三剩余电量在所述第一剩余电量阈值与第四剩余电量阈值之间，所述第四剩余电量阈值大于所述第一剩余电量阈值。
本发明所涉及的高等级公路电动汽车充电协调充电控制方法，采用风光互补供电为主、电网供电为辅的微电网充电站，结合充电预约优化模式，降低了充电站对电网的冲击和依赖，能够最大限度的利用自然资源，具有积极意义。
附图说明
图1风光互补微电网的电动汽车充电站系统图；
图2风光互补最大发电功率与负荷功率关系图。
图3高等级路网充电优化预约控制示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。
如图1所示，考虑光伏发电和风力发电输出功率具有间歇性和随机性的特点，模拟一天光照和风力变化情况下光伏发电、风力发电状况和负荷功率关系，图中，曲线a为光伏输出最大功率随时间变化曲线，点A和点B为光伏最小启动功率和最小关闭功率，曲线b为风电能输出的最大功率，曲线c为充电站以及服务区的负荷功率。由于风力和光伏的不确定性和时间性，风力发电和光伏发电的输出功率具有间歇性和随机性的特点，为了使充电站具有较为稳定的充电电流，需要接入电网补偿上述间歇性和随机性。
如图2所示，采用风光互补微电网的电动汽车充电站系统，具体的，根据风力发电量、光伏发电量实现电网潮流控制：
1)当光照强度较弱，也就是光伏发电功率在A或B点以下时，光伏最大发电功率P pv-mpp小于光伏启动功率P min，作为优选，光伏启动功率可设定为10kW，光伏发电P pv-mpp和风力发电最大功率P wt-mpp之和小于充电站负荷功率P load时，光伏发电关闭，风电以最大功率运行，同时由电网向直流母线供电，维持直流母线电压恒定。
2) 随着光照强度加强，光伏发电最大功率P pv-mpp大于P min，但光伏最大发电功率和风力发电最大功率P wt-mpp之和仍然小于充电站负荷功率P load，此时光伏和风电以最大功率运行，电网向直流母线供电补偿充电站的负荷不足，维持直流母线电压恒定。
3) 如果光伏最大发电功率和风力发电最大功率P wt-mpp之和大于充电站负荷功率Pload，光伏发电和风力发电均维持处于最大功率状态，为充电站负荷供电的同时通过DC/AC转换器向电网回馈功率。
但仅仅如此，显然是不足以改变充电站负荷对于电网的冲击和依赖，为此，必须综合考虑车流量、充电需求，服务范围、负荷限制等因素后对充电服务进行协调控制，才能实现上述之目的。
具体的，设置高等级公路路网的充电站云服务器，各充电站与所述云服务器通信连接，电动汽车需要充电时，采用预约优化方式推荐充电站。具体的，对于电动汽车端而言，电动汽车可以所述云服务器通信连接，在高等级公路上，第i辆电动汽车运行时，当电动汽车当前电量SOCcur低于设定阈值SOCth时，发送当前位置和目的地位置信息，以及所述电动汽车单位里程耗电量SOCi至所述云服务器，所述云服务器根据所述电动汽车当前电量SOCcurd、单位里程耗电量SOCi，以及当前位置和目的地位置信息，推算出剩余SOCre在最优充电期（SOC1–SOC2）之间时的候选充电站K1，并进行预约，所述充电站K1收到预约信息以及预约充电量Di1，如果单位时间段内已预约充电电量DSUM小于充电站可提供电量负荷Dload时，所述充电站接受所述预约，向所述云服务器接受预约，由云服务器返回预约信息提供给所述电动汽车，向所述电动汽车提供给优化充电提示供用户选择；如果单位时间段内已预约充电电量DSUM大于充电站可提供电量负荷Dload时，所述充电站向云服务器反馈预约已满；所述云服务器收到所述充电站K的预约拒绝信息后，向次优充电站K2预约信息以及预约充电量Di2，同理，如果次优充电站K2预约已满，所述云服务器向第三优选充电站K3提出预约。
具体的，所述云服务器根据电动汽车当前电量SOCcur，设定阈值SOCth，以及当前位置和目的地位置信息，所述电动汽车单位里程耗电量SOCi，结合当前路况，估算出所述电动汽车电量消耗至剩余电量SOC12时能够到达的位置，根据估算出的所述位置选择距离所述电动汽车最近的充电站作为最优充电站K1，所述剩余电量SOC12在SOC1–SOC2之间，SOC1大于SOC2；如果所述最优充电站K1拒绝后，所述云服务器开始估算次优充电站K2，如上所述，估算出所述电动汽车电量消耗至剩余电量SOC23时能够到达的位置，根据估算出的所述位置选择距离所述电动汽车最近的充电站作为最优充电站K2，所述剩余电量SOC23在SOC2–SOC3之间，SOC2大于SOC3；如果所述次优充电站K2也拒绝，所述云服务器则进入第三充电站选择的估算，推荐出第三充电站K3，如上所述，估算出所述电动汽车电量消耗至剩余电量SOC01时能够到达的位置，根据估算出的所述位置选择距离所述电动汽车最近的充电站作为最优充电站K3，所述剩余电量SOC01在SOC0–SOC1之间，SOC0大于SOC1，如此，使得电动汽车在车流量大的情况下，能够提前充电，保证所述电动汽车能够始终保持预留足够的剩余电量，防止路况不佳等意外情况导致电量不足。
具体的，对于充电站而言，单位时间段T内预约该充电站的所需充电量总和为DSUM=，如果预约充电电量DSUM大于所述充电站负荷Dload时，表示所述充电站预计时间内将进入满负荷充电状态，则所述充电站向所述云服务器反馈预约已满，便于所述云服务器重新估算后向次优充电站预约。如此，以保证所述充电站负荷维持稳定，根据需要，可主要由风力发电和光伏发电供电，电网作为潮流补偿，维持电压稳定，降低对电网的冲击和依赖。
本发明提出了高等级公路中风光互补微电网的电动汽车充电站充电协调控制方法，对推进电动汽车普及，增加新能源的消纳能力，优化供电方式，以及减少充电站对电网产生的冲击和依赖具有积极意义。
最后说明的是，以上优选实施例仅用于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。
Claims (11)
1.一种高等级公路电动汽车充电协调充电控制方法，包括由风力发电系统和光伏发电系统为主要电量供给，电网辅助供电的微电网充电站，当所述风力发电系统和所述光伏发电系统的电量不足时，由所述电网提供补充电量维持所述充电站充电负荷稳定；与所述充电站和所述电动汽车通信连接的云服务器，所述电动汽车向所述云服务器发送电动汽车信息，所述云服务器根据所述电动汽车信息估算可选择充电站并反馈至所述电动汽车以供用户选择。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述微电网充电站以如此方法控制充电负荷稳定，当光伏最大发电功率小于光伏启动功率，且所述光伏最大发电功率与风力发电最大功率之和小于充电站负荷功率时，所述光伏发电系统关闭，所述风力发电系统以最大功率运行，同时由所述电网向直流母线供电；当所述光伏发电最大功率大于所述光伏启动功率，且所述光伏最大发电功率和所述风力发电最大功率之和小于所述充电站负荷功率，所述光伏发电系统和所述风力发电系统以最大功率运行，所述电网向所述直流母线供电补偿充电站的负荷不足；如果所述光伏最大发电功率和所述风力发电最大功率之和大于所述充电站负荷功率，所述光伏发电系统和风力发电系统均维持处于最大功率状态，为所述充电站负荷供电，并且同时向所述电网回馈功率。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，进一步的，所述电动汽车向所述云服务器发送电动汽车信息包括所述电动汽车当前电量、预约阈值、当前位置和目的地位置以及所述电动汽车单位里程耗电量。
4.根据权利要求3所述的进一步的控制方法，其特征在于，所述电动汽车在当前电量低于设定阈值时，发送所述电动汽车信息至所述云服务器。
5.根据权利要求4所述的进一步的控制方法，其特征在于，所述云服务器根据所述电动汽车信息和当前路况，估算所述电动汽车电量消耗至预设剩余电量时能够到达的位置，根据估算出的所述位置选择距离所述电动汽车最近的充电站作为最优充电站，并向所述最优充电站发出预约信息。
6.根据权利要求5所述的进一步的控制方法，其特征在于，所述预约信息包括预约充电量。
7.根据权利要求5所述的进一步的控制方法，其特征在于，所述最优充电站收到预约信息后，根据已预约充电量与可提供电量负荷比较，以确定是否接收所述预约，如果接受所述预约，则由所述云服务器返回所述预约信息至所述电动汽车供用户选择；如果所述最优充电站预约已满，则所述云服务器进入次优充电站估算。
8.根据权利要求7所述的进一步的控制方法，其特征在于，所述云服务器向所述次优充电站发出预约信息，并根据所述次优充电站的反馈确定是否进入第三选择充电站的估算和预约。
9.根据权利要求5所述的进一步的控制方法，其特征在于，所述最优充电站为距离所述云服务器估算出所述电动汽车电量消耗至第一剩余电量时能够到达的位置最近的充电站，所述第一剩余电量在第一剩余电量阈值与第二剩余电量阈值之间，所述第一剩余电量阈值大于所述第二剩余电量阈值。
10.根据权利要求9所述的进一步的控制方法，其特征在于，所述次优充电站为距离所述云服务器估算出所述电动汽车电量消耗至第二剩余电量时能够到达的位置最近的充电站，所述第二剩余电量在所述第二剩余电量阈值与第三剩余电量阈值之间，所述第三剩余电量阈值小于所述第二剩余电量阈值。
11.根据权利要求8所述的进一步的控制方法，其特征在于，所述第三选择充电站为距离所述云服务器估算出所述电动汽车电量消耗至第三剩余电量时能够到达的位置最近的充电站，所述第三剩余电量在所述第一剩余电量阈值与第四剩余电量阈值之间，所述第四剩余电量阈值大于所述第一剩余电量阈值。
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