CN109088422A - 一种基于用户出行特性的电动汽车充放电管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于用户出行特性的电动汽车充放电管理方法，本发明在充分考虑电动汽车用户出行特性、出行需求及已有机组装机容量的基础上，提出电动汽车追踪传统机组剩余出力的充放电方法，通过控制已并网电动汽车的充放电向电网提供功率支撑。本发明合理安排电动汽车的有序充放电，一方面能够在现有装机容量前提下，容纳更多的电动汽车，保证每个电动汽车均可以达到预期电量；另一方面可以使电动汽车参与电网“削峰填谷”，保障电网的安全稳定运行。

Description

一种基于用户出行特性的电动汽车充放电管理方法

技术领域

本发明涉及电动汽车充放电管理领域，具体涉及一种基于用户出行特性的电动汽车充放电管理方法。

背景技术

电动汽车(electric vehicle，EV)的快速发展使得电动汽车并网问题成为新的研究热点。为保证电网的平稳运行，必须增加传统同步发电厂的装机容量，无疑增加了电网的运行成本。

电动汽车实际上具有可控型负荷和分布式储能单元的源荷二象性。统计结果表明，电动汽车在一天中96％的时间处于闲置状态。因此，电动汽车可以通过V2G(vehicle togrid)技术在适当时段向电网提供功率支撑。合理安排电动汽车的有序充放电，一方面能够在现有装机容量前提下，容纳更多的电动汽车；另一方面可以使电动汽车参与电网“削峰填谷”，保障电网的安全稳定运行。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于用户出行特性的电动汽车充放电管理方法可以使电动汽车参与电网“削峰填谷”，保障电网的安全稳定运行。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种基于用户出行特性的电动汽车充放电管理方法，其包括以下步骤：

S1、获取每辆电动汽车的并网数据、基础日负荷需求数据和机组的装机容量数据；

S2、设定改变所有并网电动汽车充放电状态的间隔时间，得到连续的充放电时间段；

S3、根据电动汽车并网数据、机组的装机容量和基础日负荷需求数据得到每个充放电时间段对应的放电需求量；

S4、针对每辆并网的电动汽车，根据每个充放电时间段内所有电动汽车的并网数据判断是否可改变其充放电状态，若是则进入步骤S5，否则对其持续充电；

S5、根据每辆电动汽车的并网数据获取每辆并网电动汽车在每个充放电时间段的充放电指标；

S6、根据每辆并网电动汽车的充放电指标和每个充放电时间段对应的充放电需求量对所有并网电动汽车进行充放电排序，完成对电动汽车充放电的管理。

进一步地，步骤S1中并网数据包括：每辆并网电动汽车的初始并网时段和最终并网时段、每辆并网电动汽车的电池容量、每辆并网电动汽车并网时的起始电量、每辆并网电动汽车的电量期望值、每辆并网电动汽车的充电功率、每辆并网电动汽车的充电效率和每辆并网电动汽车的放电效率。

进一步地，步骤S2的具体方法为：设定改变所有并网电动汽车充放电状态的间隔时间Δt＝15min，得到连续的充放电时间段，即每个充放电时间段的长度为15min。

进一步地，步骤S3的具体方法为：根据公式

得到任一充放电时间段j对应的放电需求量其中P_G为机组的装机容量；为任一充放电时间段j中总的不可控电动汽车充电功率；为任一充放电时间段j中基础日负荷需求电量；若则任一充放电时间段j为放电时段，为j时段中电动汽车需要的放电功率总和；若则任一充放电时间段j为充电时段，为j时段中电动汽车最大充电功率总和。

进一步地，步骤S4的具体方法包括以下步骤：

S4-1、判断第i辆并网电动汽车是否满足第一约束条件：

若满足则进入步骤S4-2，否则表示不可改变充放电状态，并对其进行持续充电；其中和分别为第i辆并网电动汽车的初始并网时段和最终并网时段；C_i为第i辆并网电动汽车的电池容量；为第i辆并网电动汽车并网时的起始电量；为第i辆并网电动汽车用户设置的电量期望值；为第i辆并网电动汽车的充电功率；为第i辆并网电动汽车的充电效率；

S4-2、判断第i辆并网电动汽车是否满足第二约束条件：

和/或第三约束条件：

若满足第二约束条件和第三约束条件中的至少一个，则表示可改变该并网电动汽车的充放电状态并进入步骤S5，否则表示不可改变充放电状态，并对该并网电动汽车进行持续充电；其中 λ_i(t)为第i个并网电动汽车在t时段的充放电状态；为第i辆并网电动汽车在t时段的荷电状态；C_i为第i辆并网电动汽车的电池容量；为第i辆并网电动汽车的充电效率；为第i辆并网电动汽车的充电功率；为第i辆并网电动汽车的放电功率；为第i辆并网电动汽车在t-1时段的荷电状态，即t时段的上一时段的荷电状态。

进一步地，步骤S5的具体方法为：根据公式：

得到第i辆并网电动汽车在t时段的充放电指标其中为第i辆并网电动汽车的最终并网时段。

进一步地，步骤S6的具体方法包括以下步骤：

S6-1、判断t时段是否为充电时段，若是则根据公式：

得到在t时段内可进行有序充电的并网电动汽车数量

否则根据公式：

得到t时段内可进行有序放电的并网电动汽车数量其中为第i量并网电动汽车的放电效率；为t时段内的放电电动汽车的最大数量；P_G为机组的装机容量；为t时段中不可控并网电动汽车群总的充电功率；为t时段内的基础负荷；n为取值参数；为t时段内的充电电动汽车的最大数量；

S6-2、判断t时段内放电需求量是否小于等于0，若是则在该时段内将可进行有序充电的并网电动汽车按照充放电指标由大到小进行排序充电；否则在该时段内将可进行有序放电的并网电动汽车按照充放电指标由小到大进行排序放电，完成对电动汽车充放电的管理。

本发明的有益效果为：本发明在充分考虑电动汽车用户出行特性、出行需求及已有机组装机容量的基础上，提出电动汽车追踪传统机组剩余出力的充放电方法，通过控制已并网电动汽车的充放电向电网提供功率支撑。本发明合理安排电动汽车的有序充放电，一方面能够在现有装机容量前提下，容纳更多的电动汽车，保证每个电动汽车均可以达到预期电量；另一方面可以使电动汽车参与电网“削峰填谷”，保障电网的安全稳定运行。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1所示，该基于用户出行特性的电动汽车充放电管理方法包括以下步骤：

S1、获取每辆电动汽车的并网数据、基础日负荷需求数据和机组的装机容量数据；

S2、设定改变所有并网电动汽车充放电状态的间隔时间，得到连续的充放电时间段；

S3、根据电动汽车并网数据、机组的装机容量和基础日负荷需求数据得到每个充放电时间段对应的放电需求量；

S4、针对每辆并网的电动汽车，根据每个充放电时间段内所有电动汽车的并网数据判断是否可改变其充放电状态，若是则进入步骤S5，否则对其持续充电；

S5、根据每辆电动汽车的并网数据获取每辆并网电动汽车在每个充放电时间段的充放电指标；

S6、根据每辆并网电动汽车的充放电指标和每个充放电时间段对应的充放电需求量对所有并网电动汽车进行充放电排序，完成对电动汽车充放电的管理。

步骤S1中并网数据包括：每辆并网电动汽车的初始并网时段和最终并网时段、每辆并网电动汽车的电池容量、每辆并网电动汽车并网时的起始电量、每辆并网电动汽车的电量期望值、每辆并网电动汽车的充电功率、每辆并网电动汽车的充电效率和每辆并网电动汽车的放电效率。

步骤S2的具体方法为：设定改变所有并网电动汽车充放电状态的间隔时间Δt＝15min，得到连续的充放电时间段，即每个充放电时间段的长度为15min。

步骤S3的具体方法为：根据公式

得到任一充放电时间段j对应的放电需求量其中P_G为机组的装机容量；为任一充放电时间段j中总的不可控电动汽车充电功率；为任一充放电时间段j中基础日负荷需求电量；若则任一充放电时间段j为放电时段，为j时段中电动汽车需要的放电功率总和；若则任一充放电时间段j为充电时段，为j时段中电动汽车最大充电功率总和。

步骤S4的具体方法包括以下步骤：

S4-1、判断第i辆并网电动汽车是否满足第一约束条件：

若满足则进入步骤S4-2，否则表示不可改变充放电状态，并对其进行持续充电；其中和分别为第i辆并网电动汽车的初始并网时段和最终并网时段；C_i为第i辆并网电动汽车的电池容量；为第i辆并网电动汽车并网时的起始电量；为第i辆并网电动汽车用户设置的电量期望值；为第i辆并网电动汽车的充电功率；为第i辆并网电动汽车的充电效率；

S4-2、判断第i辆并网电动汽车是否满足第二约束条件：

和/或第三约束条件：

若满足第二约束条件和第三约束条件中的至少一个，则表示可改变该并网电动汽车的充放电状态并进入步骤S5，否则表示不可改变充放电状态，并对该并网电动汽车进行持续充电；其中 λ_i(t)为第i个并网电动汽车在t时段的充放电状态；为第i辆并网电动汽车在t时段的荷电状态；C_i为第i辆并网电动汽车的电池容量；为第i辆并网电动汽车的充电效率；为第i辆并网电动汽车的充电功率；为第i辆并网电动汽车的放电功率；为第i辆并网电动汽车在t-1时段的荷电状态，即t时段的上一时段的荷电状态。

步骤S5的具体方法为：根据公式：

得到第i辆并网电动汽车在t时段的充放电指标其中为第i辆并网电动汽车的最终并网时段。

步骤S6的具体方法包括以下步骤：

S6-1、判断t时段是否为充电时段，若是则根据公式：

其中

得到在t时段内可进行有序充电的并网电动汽车数量

否则根据公式：

得到t时段内可进行有序放电的并网电动汽车数量其中为第i量并网电动汽车的放电效率；为t时段内的放电电动汽车的最大数量；P_G为机组的装机容量；为t时段中不可控并网电动汽车群总的充电功率；为t时段内的基础负荷；n为取值参数，或的最终取值即为符合对应公式约束下的n值；为t时段内的充电电动汽车的最大数量；

S6-2、判断t时段内放电需求量是否小于等于0，若是则在该时段内将可进行有序充电的并网电动汽车按照充放电指标由大到小进行排序充电；否则在该时段内将可进行有序放电的并网电动汽车按照充放电指标由小到大进行排序放电，完成对电动汽车充放电的管理。

综上所述，本发明在充分考虑电动汽车用户出行特性、出行需求及已有机组装机容量的基础上，提出电动汽车追踪传统机组剩余出力的充放电方法，通过控制已并网电动汽车的充放电向电网提供功率支撑。本发明合理安排电动汽车的有序充放电，一方面能够在现有装机容量前提下，容纳更多的电动汽车，保证每个电动汽车均可以达到预期电量；另一方面可以使电动汽车参与电网“削峰填谷”，保障电网的安全稳定运行。

Claims (7)

1.一种基于用户出行特性的电动汽车充放电管理方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、获取每辆电动汽车的并网数据、基础日负荷需求数据和机组的装机容量数据；

S2、设定改变所有并网电动汽车充放电状态的间隔时间，得到连续的充放电时间段；

S3、根据电动汽车并网数据、机组的装机容量和基础日负荷需求数据得到每个充放电时间段对应的放电需求量；

S4、针对每辆并网的电动汽车，根据每个充放电时间段内所有电动汽车的并网数据判断是否可改变其充放电状态，若是则进入步骤S5，否则对其持续充电；

S5、根据每辆电动汽车的并网数据获取每辆并网电动汽车在每个充放电时间段的充放电指标；

S6、根据每辆并网电动汽车的充放电指标和每个充放电时间段对应的充放电需求量对所有并网电动汽车进行充放电排序，完成对电动汽车充放电的管理。

2.根据权利要求2所述的基于用户出行特性的电动汽车充放电管理方法，其特征在于，所述步骤S1中并网数据包括：

每辆并网电动汽车的初始并网时段和最终并网时段、每辆并网电动汽车的电池容量、每辆并网电动汽车并网时的起始电量、每辆并网电动汽车的电量期望值、每辆并网电动汽车的充电功率、每辆并网电动汽车的充电效率和每辆并网电动汽车的放电效率。

3.根据权利要求2所述的基于用户出行特性的电动汽车充放电管理方法，其特征在于，所述步骤S2的具体方法为：

设定改变所有并网电动汽车充放电状态的间隔时间Δt＝15min，得到连续的充放电时间段，即每个充放电时间段的长度为15min。

4.根据权利要求3所述的基于用户出行特性的电动汽车充放电管理方法，其特征在于，所述步骤S3的具体方法为：

根据公式

得到任一充放电时间段j对应的放电需求量其中P_G为机组的装机容量；为任一充放电时间段j中总的不可控电动汽车充电功率；为任一充放电时间段j中基础日负荷需求电量；若则任一充放电时间段j为放电时段，为j时段中电动汽车需要的放电功率总和；若则任一充放电时间段j为充电时段，为j时段中电动汽车最大充电功率总和。

5.根据权利要求4所述的基于用户出行特性的电动汽车充放电管理方法，其特征在于，所述步骤S4的具体方法包括以下步骤：

S4-1、判断第i辆并网电动汽车是否满足第一约束条件：

若满足则进入步骤S4-2，否则表示不可改变充放电状态，并对其进行持续充电；其中和分别为第i辆并网电动汽车的初始并网时段和最终并网时段；C_i为第i辆并网电动汽车的电池容量；为第i辆并网电动汽车并网时的起始电量；为第i辆并网电动汽车用户设置的电量期望值；为第i辆并网电动汽车的充电功率；为第i辆并网电动汽车的充电效率；

S4-2、判断第i辆并网电动汽车是否满足第二约束条件：

和/或第三约束条件：

若满足第二约束条件和第三约束条件中的至少一个，则表示可改变该并网电动汽车的充放电状态并进入步骤S5，否则表示不可改变充放电状态，并对该并网电动汽车进行持续充电；其中 λ_i(t)为第i个并网电动汽车在t时段的充放电状态；为第i辆并网电动汽车在t时段的荷电状态；C_i为第i辆并网电动汽车的电池容量；为第i辆并网电动汽车的充电效率；为第i辆并网电动汽车的充电功率；为第i辆并网电动汽车的放电功率；为第i辆并网电动汽车在t-1时段的荷电状态，即t时段的上一时段的荷电状态。

6.根据权利要求5所述的基于用户出行特性的电动汽车充放电管理方法，其特征在于，所述步骤S5的具体方法为：

根据公式：

得到第i辆并网电动汽车在t时段的充放电指标其中为第i辆并网电动汽车的最终并网时段。

7.根据权利要求6所述的基于用户出行特性的电动汽车充放电管理方法，其特征在于，所述步骤S6的具体方法包括以下步骤：

S6-1、判断t时段是否为充电时段，若是则根据公式：

其中

得到在t时段内可进行有序充电的并网电动汽车数量

否则根据公式：

其中

得到t时段内可进行有序放电的并网电动汽车数量其中为第i量并网电动汽车的放电效率；为t时段内的放电电动汽车的最大数量；P_G为机组的装机容量；为t时段中不可控并网电动汽车群总的充电功率；为t时段内的基础负荷；n为取值参数；为t时段内的充电电动汽车的最大数量；

S6-2、判断t时段内放电需求量是否小于等于0，若是则在该时段内将可进行有序充电的并网电动汽车按照充放电指标由大到小进行排序充电；否则在该时段内将可进行有序放电的并网电动汽车按照充放电指标由小到大进行排序放电，完成对电动汽车充放电的管理。