CN109088454A - 一种基于自动需求响应与实时电价的电动汽车充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于自动需求响应与实时电价的电动汽车充电方法，包括按顺序进行的下列步骤：采集电动汽车电池容量、充电功率、充电效率、当前电池蓄电量、分时电价数据，设置充电需求调整阈值；搭建电动汽车在i时刻的负荷需求值模型；电动汽车利用搭建的负荷需求值模型进行自主充电；与现有技术相比，该基于自动需求响应与实时电价的电动汽车充电方法可以显著降低充电成本，对削峰填谷、优化电网运行有重要意义。

Description

一种基于自动需求响应与实时电价的电动汽车充电方法

技术领域

本发明涉及电力系统自动控制技术领域，特别涉及一种基于自动需求响应与实时电价的电动汽车充电方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，电气化程度越来越高，对电力需求越来越旺盛。由于居民用电习惯的规律性，使得电力负荷呈现周期性涨落，尤其是空调等季节性负荷的加入，增加了负荷峰谷差，加之间歇性新能源大规模并网，给电力系统调度和稳定运行造成极大挑战。通过负荷需求响应，优化居民用能行为，降低负荷峰谷差，有助于减缓电力投资规模，提高电网资产利用率，保障电网安全稳定运行。

电动汽车因其在节能减排方面的潜力以及供需“双向互动”的优势，得到了迅速的发展和普及，我国政府也已着手制定燃油汽车退出时间表。但是电动汽车的充电过程没有任何控制，只要与市电连接立即开始供电，不能在电网处于波谷时进行自动充电，这样就无法实现电网的削峰填谷。而且电网在波谷时电价也很低廉，但是用户并未在此期间使用，加大了用电开支。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于自动需求响应与实时电价的电动汽车充电方法。

为此，本发明技术方案如下：

一种基于自动需求响应与实时电价的电动汽车充电方法，包括按顺序进行的下列步骤：

1)采集电动汽车电池容量、充电功率、充电效率、当前电池蓄电量、分时电价数据，设置充电需求调整阈值；

2)搭建电动汽车在i时刻的负荷需求值模型，计算电动汽车充电负荷需求值D_i，所述电动汽车充电负荷需求值D_i的计算方法为：

其中K_a为电动汽车充电负荷需求迫切度，K_pm为电动汽车在i时刻实时电价下的修正系数，K_p,i为i时刻蓄电池启停惩罚系数；

3)电动汽车利用步骤2)搭建的负荷需求值模型进行自主充电。

进一步的，所述电动汽车充电负荷需求迫切度K_a的计算方法为：

式中Q_d＝Q_max-Q_i

Q_tmc＝(T₂-T₁)η_eP_charge

其中Q_max为最大充电量，取决于电池容量；Q_d为尚需充电量；Q_i为i时刻电动汽车电量；Q_tmc为未来特定时间内假定一直充电的情况下电源对电池的理论最大充电量；η_e为电池充电转化效率，根据电池参数确定；P_charge为电池理论充电功率，根据电池参数确定；T₁、T₂分别为当前时间和充电截止时间。

进一步的，所述电动汽车在i时刻实时电价下的修正系数K_pm的计算方法为：

其中P_i为i时刻实时电价；为上一个充电时段实时电价均值，通常可取24小时；P_max、P_min分别为上一个充电时段实时电价的最大值和最小值，通常可取24小时。e为功率补正系数，功率越高，e越大，其大小取决于用户对电价敏感程度，可人为设定。

进一步的，所述i时刻蓄电池启停惩罚系数K_p,i的计算方法为：

其中Δt_i为电动汽车在i时刻距离上次关闭的时间差，以h为时间单位。

与现有技术相比，该基于自动需求响应与实时电价的电动汽车充电方法可以显著降低充电成本，对削峰填谷、优化电网运行有重要意义。

附图说明

图1为本发明的基于自动需求响应与实时电价的电动汽车充电方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。

一种基于自动需求响应与实时电价的电动汽车充电方法，如图1所示，包括按顺序进行的下列步骤：

1)采集电动汽车电池容量、充电功率、充电效率、当前电池蓄电量、分时电价数据，设置充电需求调整阈值；

2)搭建电动汽车在i时刻的负荷需求值模型，计算电动汽车充电负荷需求值D_i，所述电动汽车充电负荷需求值D_i的计算方法为：

其中K_a为电动汽车充电负荷需求迫切度，K_pm为电动汽车在i时刻实时电价下的修正系数，K_p,i为i时刻蓄电池启停惩罚系数；

3)电动汽车利用步骤2)搭建的负荷需求值模型进行自主充电，电动汽车自动充电的判断标准为：

其中，D_i′为电动汽车在i时刻的负荷需求判断阀值，可人为设定，S_i代表蓄电池工作状态，S_i＝1为充电状态，S_i＝0为非充电状态。当负荷需求值超过判断阈值，则蓄电池开始充电；当负荷需求值低于判断阈值，则蓄电池处于非充电状态。

优选的，所述电动汽车充电负荷需求迫切度K_a的计算方法为：

式中Q_d＝Q_max-Q_i

Q_tmc＝(T₂-T₁)η_eP_charge

其中Q_max为最大充电量，取决于电池容量；Q_d为尚需充电量；Q_i为i时刻电动汽车电量；Q_tmc为未来特定时间内假定一直充电的情况下电源对电池的理论最大充电量；η_e为电池充电转化效率，根据电池参数确定；P_charge为电池理论充电功率，根据电池参数确定；T₁、T₂分别为当前时间和充电截止时间。

根据电动汽车充电负荷需求迫切度计算方法，可以看出，当Q_d＝0，即电动汽车无充电需求时，迫切度为0；当Q_tmc≤Q_d，即电动汽车充电需求超过未来时间内最大理论充电能力时，迫切度为1，需要立即充电；当0<Q_d<Q_tmc，即电动汽车有一定充电需求，但未超过未来时间内最大理论充电能力时，充电负荷需求迫切度介于0～1。若充电需求Q_d趋近于Q_tmc，需求迫切度趋近于1，表明电动汽车充电优先级很高，但仍处于可承受范围内，反之亦然。

优选的，所述电动汽车在i时刻实时电价下的修正系数K_pm的计算方法为：

其中P_i为i时刻实时电价；为上一个充电时段实时电价均值，通常可取24小时；P_max、P_min分别为上一个充电时段实时电价的最大值和最小值，通常可取24小时。e为功率补正系数，功率越高，e越大，其大小取决于用户对电价敏感程度，可人为设定。

通过对电动汽车设定不同的功率补正系数，从而改变电动汽车充电优先级。电价高时，实时电价修正系数小于1，对充电需求起到抑制作用，对功率大的电动汽车充电负荷抑制作用更强；电价低时，实时电价修正系数大于1，对充电需求起到激励作用，对功率大的电动汽车充电负荷激励作用更强。

优选的，所述i时刻蓄电池启停惩罚系数K_p,i的计算方法为：

其中Δt_i为电动汽车在i时刻距离上次关闭的时间差，以h为时间单位。

例如，电动汽车充电开关距离上次关闭时为20分钟，此时此时K_p,i＝3.1103，时间越长，惩罚系数越小。

以某汽车租赁公司电动汽车充电为例，模拟仿真基于自动需求响应和实时电价的电动汽车充电行为。为简化计算，本发明选取3辆不同规格电动汽车，确定其充电时序。电动汽车蓄电池基本参数如表1所示；

针对电动汽车使用特点，常常选取夜间进行蓄电池充电。假定充电时间段为18:00——次日5:00，该充电时段内P_max＝0.7元/kW·h，P_min＝0.3元/kW·h；实时电价及修正系数如表2所示：

设定电动汽车充电负荷需求判断阀值D_i′＝0.5，通过计算各时刻充电负荷需求值D_i，即可确定各时段充电开关启停情况。电动汽车EV1～EV3充电负荷需求及充电行为如表3～5所示；

基于本发明提供的基于自动需求响应和实时电价的电动汽车充电方法，与传统充电行为相比(每晚10:00准时充电，充满为止)，可以显著降低充电成本。充电成本对比如表6所示：

可以看出，本发明提出的基于自动需求响应和实时电价的电动汽车充电方法可节约充电成本4.04元，且充电时间主要集中在23:00-次日5:00，该时段为负荷低谷期，对削峰填谷、优化电网运行有重要意义。

表1

表2

表3

表4

表5

表6

Claims (4)

1.一种基于自动需求响应与实时电价的电动汽车充电方法，其特征在于，包括按顺序进行的下列步骤：

1)采集电动汽车电池容量、充电功率、充电效率、当前电池蓄电量、分时电价数据，设置充电需求调整阈值；

2)搭建电动汽车在i时刻的负荷需求值模型，计算电动汽车充电负荷需求值D_i，所述电动汽车充电负荷需求值D_i的计算方法为：

其中K_a为电动汽车充电负荷需求迫切度，K_pm为电动汽车在i时刻实时电价下的修正系数，K_p,i为i时刻蓄电池启停惩罚系数；

3)电动汽车利用步骤2)搭建的负荷需求值模型进行自主充电。

2.根据权利要求1所述的基于自动需求响应与实时电价的电动汽车充电方法，其特征在于，所述电动汽车充电负荷需求迫切度K_a的计算方法为：

式中Q_d＝Q_max-Q_i

Q_tmc＝(T₂-T₁)η_eP_charge

其中Q_max为最大充电量，取决于电池容量；Q_d为尚需充电量；Q_i为i时刻电动汽车电量；Q_tmc为未来特定时间内假定一直充电的情况下电源对电池的理论最大充电量；η_e为电池充电转化效率，根据电池参数确定；P_charge为电池理论充电功率，根据电池参数确定；T₁、T₂分别为当前时间和充电截止时间。

3.根据权利要求2所述的基于自动需求响应与实时电价的电动汽车充电方法，其特征在于，所述电动汽车在i时刻实时电价下的修正系数K_pm的计算方法为：

其中P_i为i时刻实时电价；为上一个充电时段实时电价均值，通常可取24小时；P_max、P_min分别为上一个充电时段实时电价的最大值和最小值，通常可取24小时。e为功率补正系数，功率越高，e越大，其大小取决于用户对电价敏感程度，可人为设定。

4.根据权利要求1～3任意一项权利要求所述的基于自动需求响应与实时电价的电动汽车充电方法，其特征在于，所述i时刻蓄电池启停惩罚系数K_p,i的计算方法为：

其中Δt_i为电动汽车在i时刻距离上次关闭的时间差，以h为时间单位。