CN109286189A - 一种电动汽车充电桩网荷协调控制方法及系统 - Google Patents
一种电动汽车充电桩网荷协调控制方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本申请实施例示出一种电动汽车充电桩网荷协调控制方法及系统，本申请实施例示出的技术方案，即分布式发电与负荷基本平衡为优化目标，获得该区域充电站消纳负荷的目标负荷；目标负荷上下间隔一定带宽作为负荷的波动区域，充电站实时将所充电桩负荷值发送给网荷协调控制器；充电桩负荷值超过目标负荷的最大值，适度提高该充电站充电电价，低于目标负荷的最小值，适度降低该充电站充电电价。进而，调整电动汽车的充电位置，实现资源的合理化利用。本申请实施例示出的技术方案，以随机性较大的电动汽车充电为对象，对主动配电网进行优化负荷、削峰填谷，有很大的实际应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，特别涉及一种电动汽车充电桩网荷协调控制方法及系统。
背景技术
电动汽车在环保、清洁、节能等方面占据着明显的优势。电动汽车在行驶中无废气排出，因此不污染环境，从这个意义上讲，电动汽车可以称为“零污染汽车”。此外，电动汽车能源效率高，同时还可以利用夜间剩余电力充电，使发电设备的利用率提升。根据世界能源的发展格局，电动汽车基础能源多样性的特点及世界各国对电动汽车的重视程度和研究势头，它已成为新能源汽车发展的主要方向，也将成为21世纪最有潜力的交通工具。电动汽车的大规模应用将是促进低碳经济实现最有效方式之一，以电动汽车为代表的新一代节能与环保汽车是汽车工业发展的必然趋势己经成为普遍共识。
在国家电网的2015年的规划中，计划到2020年建设以“四纵四横”(四纵：沈海、京沪、京台、京港澳，四横：青银、连霍、沪蓉、沪昆)为支撑的、覆盖公司经营区内所有示范城市的高速公路快充网络，续行里程达1.9万公里。未来的十年必将迎来电动汽车的高速发展。
虽然现在国内已有较为完善的电动汽车充电模式与充电站建设的研究，有的学者也从统计学建模的角度研究了充电功率的需求，但目前国内仍缺少从整个配电网层面，尤其是集成多种分布式电源的配电网-负荷的协调控制，实现充电负荷作为可控负荷在配网控制中削峰填谷的作用。未来的配电网将是分布式能源高渗透率的主动配电网，关于充电桩组的网-荷研究将具有很大的现实意义。
由于电动汽车用户的充电存在空间和时间的随机性，兼具某些时段的集中性两个特点。对于多个充电桩的充电站，以负荷功率作为技术指标，通过电价波动对用户行为进行适当引导是一个可行的方案。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种电动汽车充电桩网荷协调控制方法及系统，以解现有技术现有技术示出的电动。
本申请实施例第一方面示出一种电动汽车充电桩网荷协调控制方法，所述方法包括：
充电桩网荷协调器根据分布式电源-负荷平衡，算出充电桩组目标负荷，将所述目标负荷下发给充电桩网荷协调器；
所述充电桩网荷控制器接受充电桩负荷值；
充电桩网荷协调器，根据所述目标负荷与所述负荷值，计算当前电价，发送所述当前电价至充电桩网荷控制器；
充电桩网荷控制器根据所述当前电价，计算出下一时刻电价，根据所述下一时刻电价调节电价。
可选择的，所述电源包括：
中压间歇式能源和就地间歇式能源的发电，以及供电。
可选择的，所述目标负荷在额定范围内波动具体为：
目标负荷在额定范围内波动，生成Pmax和Pmin；
当负荷值高于Pmax时，提高充电电价；当负荷值低于Pmin时，降低充电电价。
可选择的，所述根据所述当前电价，计算出下一时刻电价的步骤具体为：
Cnew＝C,Pmin≤P≤Pmax；
Cnew＝C+ΔC·α,α·ΔP≤P-Pmax≤(α+1)·ΔP；
Cnew＝C-ΔC·α，α·ΔP≤Pmin-P≤(α+1)·ΔP；
其中，C为当前电价，Cnew为下一时刻电价，ΔP为衡量负荷功率波动的最小单位，Pmin为目标负荷的最小值，Pmax为目标负荷的最大值，ΔC为电价波动的最小单位，α为电价波动系数。
可选择的，所述调节电价的步骤包括：
设定所述电价的调节频率；
根据所述调节频率，确定调节电价的时间；
其中，高峰时段的时间间隔小于其他时段的时间间隔。
本申请实施例第二方面示出一种电动汽车充电桩网荷协调控制系统，所述系统包括：
配电主站管理装置，与所述配电主站管理装置相连接的充电桩网荷协调器，与所述充电桩网荷协调器相连接的充电桩网荷控制器，以及与所述充电桩网荷控制器相连接的充电桩；
配电主站管理装置，用于对配电网进行全局调度、运行方式优化等协调控制，计算区域负荷平稳的目标值；
充电桩网荷协调器，用于接收所述目标值，根据分布式电源-负荷平衡，算出充电桩目标负荷，根据所述目标负荷与所述负荷值，计算当前电价，发送所述当前电价至充电桩网荷控制器；
所述充电桩网荷控制器用于接收充电桩负荷值，发送所述负荷值至充电桩网荷协调器；
用于根据所述当前电价，计算出下一时刻电价，根据所述下一时刻电价调节电价。
可选择的，所述配电主站管理装置，基于主动机制算法，通过对中压间歇式能源和就地间歇式能源的发电，以及供电预测，进行对整个配电网消纳过程优化计算，进行调度，运行方式优化及电压协调控制，计算出充电桩组目标负荷。
可选择的，所述配电主站管理装置根据所述当前电价，计算出下一时刻电价的步骤具体为：
Cnew＝C,Pmin≤P≤Pmax；
Cnew＝C+ΔC·α,α·ΔP≤P-Pmax≤(α+1)·ΔP；
Cnew＝C-ΔC·α，α·ΔP≤Pmin-P≤(α+1)·ΔP；
其中，C为当前电价，Cnew为下一时刻电价，ΔP为衡量负荷功率波动的最小单位，Pmin为目标负荷的最小值，Pmax为目标负荷的最大值，ΔC为电价波动的最小单位，α为电价波动系数。
可选择的，所述充电桩网荷控制器，还用于设定所述电价的调节频率；
根据所述调节频率，确定调节电价的时间；
其中，高峰时段的时间间隔小于其他时段的时间间隔。
由以上技术方案可知，本申请实施例示出一种电动汽车充电桩网荷协调控制方法及系统，本申请实施例示出的技术方案虑了充电桩在整个配电网中的表现，以此为出发点，而不是孤立地研究本区域用户充电行为的概率问题。同时本申请实施例示出的技术方案，基于分布式电源与负荷平衡的指标，在馈线层面上可以与主动配电网中的馈线控制误差指标相结合，并未来使用在主动配电网源-网-荷控制系统中。本申请实施例示出的技术方案，即分布式发电与负荷基本平衡为优化目标，获得该区域充电站消纳负荷的目标负荷；目标负荷上下间隔一定带宽作为负荷的波动区域，充电站实时将所充电桩负荷值发送给网荷协调控制器；充电桩负荷值超过目标负荷的最大值，适度提高该充电站充电电价，低于目标负荷的最小值，适度降低该充电站充电电价。进而，调整电动汽车的充电位置，实现资源的合理化利用。本申请实施例示出的技术方案，以随机性较大的电动汽车充电为对象，对主动配电网进行优化负荷、削峰填谷，有很大的实际应用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据一优选实施例示出的一种电动汽车充电桩网荷协调控制方法的流程图；
图2为根据一优选实施例示出的一种电动汽车充电桩网荷协调控制系统的结构框图；
图3为根据一优选实施例示出的配电网架构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本申请实施例第一方面示出一种电动汽车充电桩网荷协调控制方法，所述方法包括：
S101充电桩网荷协调器根据分布式电源-负荷平衡，算出充电桩组目标负荷，将所述目标负荷下发给充电桩网荷协调器；
S102所述充电桩网荷控制器接受充电桩负荷值；
S103充电桩网荷协调器，根据所述目标负荷与所述负荷值，计算当前电价，发送所述当前电价至充电桩网荷控制器；
S104充电桩网荷控制器根据所述当前电价，计算出下一时刻电价，根据所述下一时刻电价调节电价。
可选择的，所述电源包括：
中压间歇式能源和就地间歇式能源的发电，以及供电。
可选择的，所述目标负荷在额定范围内波动具体为：
目标负荷在额定范围内波动，生成Pmax和Pmin；
当负荷值高于Pmax时，提高充电电价；当负荷值低于Pmin时，降低充电电价。
可选择的，所述根据所述当前电价，计算出下一时刻电价的步骤具体为：
Cnew＝C,Pmin≤P≤Pmax；
Cnew＝C+ΔC·α,α·ΔP≤P-Pmax≤(α+1)·ΔP；
Cnew＝C-ΔC·α，α·ΔP≤Pmin-P≤(α+1)·ΔP；
其中，C为当前电价，Cnew为下一时刻电价，ΔP为衡量负荷功率波动的最小单位，Pmin为目标负荷的最小值，Pmax为目标负荷的最大值，ΔC为电价波动的最小单位，α为电价波动系数。
可选择的，所述调节电价的步骤包括：
设定所述电价的调节频率；
根据所述调节频率，确定调节电价的时间；
其中，高峰时段的时间间隔小于其他时段的时间间隔。
具体的，S1所述配电主站管理装置根据全网情况，进行全局优化，以分布式电源-负荷平衡(DGLB，Distribution Generation-Load Balancing)为目标，计算出针对充电桩组所要达到的目标值(设定值)Pset，设定值上下一定功率作为允许负荷波动的范围，生成Pmax和Pmin。
电源-负荷平衡是由电网发电、供电、用电三个方面决定的，由于发电和用电是在同一个时间里完成的，发电量并不一定正好等于用电量。电力系统的有功负荷及无功负荷是经常发生变化的，因此，平衡经常被打破，要再努力使之达到平衡，所以说电力平衡是动态的，是在不平衡中求得暂时的平衡，也是在一定程度上缓和电力供需矛盾的重要措施。电力平衡是实现电网发电、供电、用电三个方面的电力平衡，它关系到电网的电能质量，关系到电力系统的安全、稳定、可靠、经济运行，也关系到诸多工矿企业的供电和利益，关系到工农业生产和人民生活用电。所以搞好电力平衡是电力系统和广大用户共同的任务。
本申请实施例示出的技术方案，所述电源包括：中压间歇式能源和就地间歇式能源的发电，以及供电。
所述配电主站管理装置全局级主动配电网管理子系统是基于主动机制算法的，通过对所述中压间歇式能源和所述就地间歇式能源的发电预测以及负荷预测，同时考虑，供电以及发电的作用，进行对整个配电网消纳过程优化计算，进行最优调度，运行方式优化及电压协调控制。
S2：所述充电桩网荷控制器接受充电桩组负荷值，并把负荷值上送给所述网荷协调器，当充电桩组负荷值高于Pmax时，表明充电桩组总负荷对整个区域的负荷平衡产生较大的上行压力，适当提高充电电价；当充电桩组负荷值低于Pmin时，充电桩组总负荷对整个区域的负荷平衡产生较大的下行压力，适当降低充电电价。
S3:所述电价波动控制方法具体由下列公式描述：
其中C为当前电价，Cnew为下一时刻新电价，ΔP为衡量负荷功率波动的最小单位，ΔC为电价波动的最小单位，α为电价波动系数。
α为电价波动系数的计算过程，电网分时电价：高峰(8：00—12：00，18：00—22：00)，电价为1.335倍；低谷(0：00—8：00)，电价为0.55倍；平段(12：00—18：00，22：00—24：00)电价为1倍。
1.2电价系数：
电价系数＝(高峰段上网电量×1.335+平段上网电量×1+低谷上网电量×0.55)÷上网总电量。
S4:返回S1,所述配电主站管理装置，以分布式电源-负荷平衡(DGLB)为目标，根据新的负荷情况计算下一时刻的负荷功率设定值。
除上述基本步骤外，还应注意，在所述网荷协调控制系统中，高峰时段的计算间隔小于其他时段的计算间隔，以兼顾准确性和经济性的目标。
总的来说，本发明提出基于DGLB引导电价波动的电动汽车充电桩网荷协调控制系统及方法，网荷协调控制系统接收来自配电主站管理装置的以分布式电源和负荷平衡为目标的充电桩负荷设定值，充电桩网荷控制器比较当前负荷大小与设定值，对电价进行波动调整，以实现引导用户用电行为的目的。
请参阅图2，以及，图3本申请实施例第二方面示出一种电动汽车充电桩网荷协调控制系统，所述系统包括：
配电主站管理装置，与所述配电主站管理装置相连接的充电桩网荷协调器，与所述充电桩网荷协调器相连接的充电桩网荷控制器，以及与所述充电桩网荷控制器相连接的充电桩；
配电主站管理装置，用于对配电网进行全局调度、运行方式优化等协调控制，计算区域负荷平稳的目标值；
充电桩网荷协调器，用于接收所述目标值，根据分布式电源-负荷平衡，算出充电桩目标负荷，根据所述目标负荷与所述负荷值，计算当前电价，发送所述当前电价至充电桩网荷控制器；
所述充电桩网荷控制器用于接收充电桩负荷值，发送所述负荷值至充电桩网荷协调器；
用于根据所述当前电价，计算出下一时刻电价，根据所述下一时刻电价调节电价。
具体的，配电主站管理装置，用于对配电网进行全局优化计算，进行最优调度、运行方式优化等协调控制。对于充电桩组，优化计算出满足整个区域负荷平稳的目标值，并向下发送。
充电桩网荷控制器，用于通过控制负荷，尤其是空调、电热器和充电桩等可控负荷，使得接入点对于就地间歇式能源从功率及能量两个方面进行消纳。此控制器主要用于向可控负荷发布功率、电价等指令，对其进行直接控制。
充电桩网荷协调器，用于接受充电桩的负荷情况和全局优化系统的指令信号，计算并确定充电桩负荷设定值，并发送给充电桩网荷控制器。
可选择的，所述配电主站管理装置，基于主动机制算法，通过对中压间歇式能源和就地间歇式能源的发电，以及供电预测，进行对整个配电网消纳过程优化计算，进行调度，运行方式优化及电压协调控制，计算出充电桩组目标负荷。
可选择的，所述配电主站管理装置根据所述当前电价，计算出下一时刻电价的步骤具体为：
Cnew＝C,Pmin≤P≤Pmax；
Cnew＝C+ΔC·α,α·ΔP≤P-Pmax≤(α+1)·ΔP；
Cnew＝C-ΔC·α，α·ΔP≤Pmin-P≤(α+1)·ΔP；
其中，C为当前电价，Cnew为下一时刻电价，ΔP为衡量负荷功率波动的最小单位，Pmin为目标负荷的最小值，Pmax为目标负荷的最大值，ΔC为电价波动的最小单位，α为电价波动系数。
可选择的，所述充电桩网荷控制器，还用于设定所述电价的调节频率；
根据所述调节频率，确定调节电价的时间；
其中，高峰时段的时间间隔小于其他时段的时间间隔。
由以上技术方案可知，本申请实施例示出一种电动汽车充电桩网荷协调控制方法及系统，本申请实施例示出的技术方案虑了充电桩在整个配电网中的表现，以此为出发点，而不是孤立地研究本区域用户充电行为的概率问题。同时本申请实施例示出的技术方案，基于分布式电源与负荷平衡的指标，在馈线层面上可以与主动配电网中的馈线控制误差指标相结合，并未来使用在主动配电网源-网-荷控制系统中。本申请实施例示出的技术方案，即分布式发电与负荷基本平衡为优化目标，获得该区域充电站消纳负荷的目标负荷；目标负荷上下间隔一定带宽作为负荷的波动区域，充电站实时将所充电桩负荷值发送给网荷协调控制器；充电桩负荷值超过目标负荷的最大值，适度提高该充电站充电电价，低于目标负荷的最小值，适度降低该充电站充电电价。进而，调整电动汽车的充电位置，实现资源的合理化利用。本申请实施例示出的技术方案，以随机性较大的电动汽车充电为对象，对主动配电网进行优化负荷、削峰填谷，有很大的实际应用价值。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
由以上技术方案可知，
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (9)
1.一种电动汽车充电桩网荷协调控制方法，其特征在于，所述方法包括：
充电桩网荷协调器根据分布式电源-负荷平衡，算出充电桩组目标负荷，将所述目标负荷下发给充电桩网荷协调器；
所述充电桩网荷控制器接受充电桩负荷值；
充电桩网荷协调器，根据所述目标负荷与所述负荷值，计算当前电价，发送所述当前电价至充电桩网荷控制器；
充电桩网荷控制器根据所述当前电价，计算出下一时刻电价，根据所述下一时刻电价调节电价。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电源包括：
中压间歇式能源和就地间歇式能源的发电，以及供电。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述目标负荷在额定范围内波动具体为：
目标负荷在额定范围内波动，生成Pmax和Pmin；
当负荷值高于Pmax时，提高充电电价；当负荷值低于Pmin时，降低充电电价。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前电价，计算出下一时刻电价的步骤具体为：
Cnew＝C,Pmin≤P≤Pmax；
Cnew＝C+ΔC·α,α·ΔP≤P-Pmax≤(α+1)·ΔP；
Cnew＝C-ΔC·α，α·ΔP≤Pmin-P≤(α+1)·ΔP；
其中，C为当前电价，Cnew为下一时刻电价，ΔP为衡量负荷功率波动的最小单位，Pmin为目标负荷的最小值，Pmax为目标负荷的最大值，ΔC为电价波动的最小单位，α为电价波动系数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述调节电价的步骤包括：
设定所述电价的调节频率；
根据所述调节频率，确定调节电价的时间；
其中，高峰时段的时间间隔小于其他时段的时间间隔。
6.一种电动汽车充电桩网荷协调控制系统，其特征在于，所述系统包括：
配电主站管理装置，与所述配电主站管理装置相连接的充电桩网荷协调器，与所述充电桩网荷协调器相连接的充电桩网荷控制器，以及与所述充电桩网荷控制器相连接的充电桩；
配电主站管理装置，用于对配电网进行全局调度、运行方式优化等协调控制，计算区域负荷平稳的目标值；
充电桩网荷协调器，用于接收所述目标值，根据分布式电源-负荷平衡，算出充电桩目标负荷，根据所述目标负荷与所述负荷值，计算当前电价，发送所述当前电价至充电桩网荷控制器；
所述充电桩网荷控制器用于接收充电桩负荷值，发送所述负荷值至充电桩网荷协调器；
用于根据所述当前电价，计算出下一时刻电价，根据所述下一时刻电价调节电价。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述配电主站管理装置，基于主动机制算法，通过对中压间歇式能源和就地间歇式能源的发电，以及供电预测，进行对整个配电网消纳过程优化计算，进行调度，运行方式优化及电压协调控制，计算出充电桩组目标负荷。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述配电主站管理装置根据所述当前电价，计算出下一时刻电价的步骤具体为：
Cnew＝C,Pmin≤P≤Pmax；
Cnew＝C+ΔC·α,α·ΔP≤P-Pmax≤(α+1)·ΔP；
Cnew＝C-ΔC·α，α·ΔP≤Pmin-P≤(α+1)·ΔP；
其中，C为当前电价，Cnew为下一时刻电价，ΔP为衡量负荷功率波动的最小单位，Pmin为目标负荷的最小值，Pmax为目标负荷的最大值，ΔC为电价波动的最小单位，α为电价波动系数。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述充电桩网荷控制器，还用于设定所述电价的调节频率；
根据所述调节频率，确定调节电价的时间；
其中，高峰时段的时间间隔小于其他时段的时间间隔。
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