CN109327035B - 一种电动汽车充电功率调节方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动汽车充电功率调节方法和系统，首先确定电动汽车充电功率调度计划功率，调度计划功率与用电负荷相关，用电负荷越大，调度计划功率越小；然后根据调度计划功率求取接受需求响应管理的各电动汽车的实际充电功率，实际充电功率与调度计划功率正相关，调度计划功率越小，对应电动汽车的实际充电功率越小。通过对充电功率的调节，在用电高峰时段，缩小电动汽车的充电功率；在用电低谷期，放开电动汽车充电。系统对电动汽车充电进行有序引导和实时功率控制，在充分利用现有配电网资源的基础上，实现在用电高峰时段在一定程度上降低充电负荷，对电网进行削峰填谷，平抑电网的峰谷差，削弱电网负荷波动，提升电网稳定性。

Description

一种电动汽车充电功率调节方法和系统

技术领域

本发明涉及一种电动汽车充电功率调节方法和系统，属于电动汽车充电功率调节技术领域。

背景技术

能源和环境问题是国际汽车工业面临的长期共同挑战，汽车产品将向安全、节能、环保方向迈进，新能源汽车成了各国竞相研发的目标和追求。目前，发展新能源汽车已经上升为国家战略。近年来，世界上主流的汽车制造商已经纷纷开始关注电动汽车并投入了大量资金用于此项技术的开发与研究。如今，电动汽车的产业化、商业化已经形成了一定的规模，并且已经有可观数量的产品正式投入使用。

但是目前电动汽车的主要充电模式为单向无序充电模式，电动汽车由于在接入电网时表现出较强的随机性和间歇性，对整个电网的稳定和安全运行带来了巨大的挑战。电动汽车的无序充电与电网峰荷重叠，加剧电网负荷波动，给电网的调度运行带来困难，同时为了满足随机充电的电动汽车负荷，将增大电源、电网投资。

目前电网运营方仍然缺少切实可行的刺激措施引导电动汽车用户错峰用电；在电动汽车产业步入高速发展的今天，如何利用合理的刺激手段引导、控制电动汽车的充电时间和充电功率，已经成为亟待研究解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动汽车充电功率调节方法，用以解决单向无序充电模式会对电网造成较大波动的问题。本发明同时提供一种电动汽车充电功率调节系统。

为实现上述目的，本发明的方案包括一种电动汽车充电功率调节方法，包括以下步骤：

(1)确定电动汽车充电功率调度计划功率，所述电动汽车充电功率调度计划功率与用电负荷相关，用电负荷越大，所述电动汽车充电功率调度计划功率越小；

(2)根据所述电动汽车充电功率调度计划功率以及电动汽车接受需求响应管理的情况得到接受需求响应管理的各电动汽车的实际充电功率，其中，实际充电功率与所述电动汽车充电功率调度计划功率正相关，电动汽车充电功率调度计划功率越小，对应电动汽车的实际充电功率越小。

根据常规电源发电计划功率、分布式可再生能源发电预测功率和常规负荷预测功率确定所述电动汽车充电功率调度计划功率。

所述电动汽车充电功率调度计划功率的计算公式为：

P_p＝P_CG+P_DG-P_L

其中，P_p为电动汽车充电功率调度计划功率，P_CG为常规电源发电计划功率，P_DG为分布式可再生能源发电预测功率，P_L为常规负荷预测功率。

各电动汽车的实际充电功率的计算过程为：

1)根据所述电动汽车充电功率调度计划功率得到电动汽车充电需要满足系数，所述电动汽车充电需要满足系数与所述电动汽车充电功率调度计划功率正相关；

2)根据所述电动汽车充电需要满足系数，以及接受需求响应管理的各电动汽车需要的充电功率计算对应电动汽车的实际充电功率。

各电动汽车的实际充电功率的计算公式为：

其中，P_p为电动汽车充电功率调度计划功率，P_min为不接受需求响应管理的电动汽车需要的充电功率的总和，P_d为接受需求响应管理的电动汽车需要的充电功率的总和，α为电动汽车充电需要满足系数，当α≥1时，α取1，P_di为第i个接受需求响应管理的电动汽车需要的充电功率，P_seti为得到的第i个接受需求响应管理的电动汽车的实际充电功率。

一种电动汽车充电功率调节系统，包括一个用于电动汽车充电功率调节的控制模块，所述控制模块中执行以下电动汽车充电功率调节策略：

(1)确定电动汽车充电功率调度计划功率，所述电动汽车充电功率调度计划功率与用电负荷相关，用电负荷越大，所述电动汽车充电功率调度计划功率越小；

(2)根据所述电动汽车充电功率调度计划功率以及电动汽车接受需求响应管理的情况得到接受需求响应管理的各电动汽车的实际充电功率，其中，实际充电功率与所述电动汽车充电功率调度计划功率正相关，电动汽车充电功率调度计划功率越小，对应电动汽车的实际充电功率越小。

根据常规电源发电计划功率、分布式可再生能源发电预测功率和常规负荷预测功率确定所述电动汽车充电功率调度计划功率。

所述电动汽车充电功率调度计划功率的计算公式为：

P_p＝P_CG+P_DG-P_L

其中，P_p为电动汽车充电功率调度计划功率；P_CG为常规电源发电计划功率；P_DG为分布式可再生能源发电预测功率；P_L为常规负荷预测功率。

各电动汽车的实际充电功率的计算过程为：

1)根据所述电动汽车充电功率调度计划功率得到电动汽车充电需要满足系数，所述电动汽车充电需要满足系数与所述电动汽车充电功率调度计划功率正相关；

2)根据所述电动汽车充电需要满足系数，以及接受需求响应管理的各电动汽车需要的充电功率计算对应电动汽车的实际充电功率。

各电动汽车的实际充电功率的计算公式为：

其中，P_p为电动汽车充电功率调度计划功率，P_min为不接受需求响应管理的电动汽车需要的充电功率的总和，P_d为接受需求响应管理的电动汽车需要的充电功率的总和，α为电动汽车充电需要满足系数，当α≥1时，α取1，P_di为第i个接受需求响应管理的电动汽车需要的充电功率，P_seti为得到的第i个接受需求响应管理的电动汽车的实际充电功率。

本发明提供一种电动汽车充电功率调节方法，首先确定电动汽车充电功率调度计划功率，由于在用电高峰期，常规负荷用电功率较大，而发电容量有限，给予电动汽车充电的调度计划功率就比较小；同理在用电低谷期，常规负荷用电功率较小，可给予区域内电动汽车充电调度计划功率就较大，那么，调度计划功率与用电负荷反相关，即用电负荷越大，调度计划功率越小；然后，根据调度计划功率以及电动汽车接受需求响应的情况得到接受需求响应的各电动汽车的实际充电功率，实际充电功率与调度计划功率正相关，调度计划功率越小，对应电动汽车的实际充电功率越小。那么，在用电高峰期，调度计划功率比较小，供电紧张，就按照一定比例缩小实际充电功率，并且，调度计划功率越小，实际充电功率缩小的比例越大，即限制电动汽车充电功率的程度越深。所以，通过该充电功率调节方法，能够根据用电负荷来调节电动汽车的充电功率，用电负荷越大，充电功率越小，也就是说，在用电高峰时段，缩小电动汽车的充电功率；在用电低谷期，放开电动汽车充电。系统对电动汽车充电进行有序引导和实时功率控制，在充分利用现有配电网资源的基础上，实现在用电高峰时段，一定程度上降低充电功率，即降低充电负荷，能够对电网进行削峰填谷，平抑电网的峰谷差，削弱电网负荷波动，提升电网稳定性，降低电网能量损耗，便于电网的调度运行，以此可以实现电动汽车错峰充电，在满足客户充电需求基础上，充分保障电网的安全可靠运行，具有较好的经济效益和社会环境效益。另外，该调节方法还可以有效减少为了满足尖峰时间电动汽车充电的电源和电网投资，提高经济效益。

附图说明

图1是电动汽车充电功率调节系统原理示意图；

图2是电动汽车充电功率调节方法的一种实施方式的流程图；

图3是电动汽车参与需求响应电价激励生成流程图。

具体实施方式

电动汽车充电功率调节系统实施例

本实施例提供一种电动汽车充电功率调节系统，该调节系统中设置有一个用于对电动汽车的充电功率进行调节的控制装置，该控制装置是该调节系统的核心所在，内部加载有与电动汽车充电功率调节方法相关的软件程序，利用该软件程序实现充电功率的调节。另外，除了该控制装置之外，调节系统可能还包括其他的组成部分，但是，其他的部分不是本发明的重点，这里就不再说明。因此，该控制装置的重点在于与电动汽车充电功率调节方法，而不在于实施该方法的硬件结构，可以是工控机等后台监控系统，也可以是其他的硬件控制系统，本实施例给出一种具体的实现手段，该控制装置由两部分构成，分别称为区域电网调度系统和电动汽车需求响应管理系统，区域电网调度系统与电动汽车需求响应管理系统通讯连接，实现数据的实时交互。如图1所示，电动汽车需求响应管理系统与区域内所有的充电桩连接，电动汽车需求响应管理系统执行区域电网调度系统制订的调度计划，全面管理所有的充电桩，调节电动汽车充电功率，因此，通过区域电网调度系统与电动汽车需求响应管理系统的配合，以对电动汽车的充电功率进行调节。充电桩对外表现为一个独立的受控负荷，通过控制充电桩的输出功率，实现调节电动汽车充电功率的目的。另外，区域内的充电桩的个数根据实际需要进行设定。

充电桩对下与电动汽车通信，接收电动汽车中电池管理系统(BMS)上送的相关数据信息，对上与电动汽车需求响应管理系统通信，接收电动汽车需求响应管理系统的充电功率调节指令，以输出相应的充电功率为电动汽车进行充电。

当区域内的充电桩中有部分或者全部连接电动汽车时，各电动汽车的BMS将充电需求信息传输给充电桩，充电需求信息包括需要的充电功率信息，并且，在电动汽车连接充电桩时，各电动汽车还需要将是否接受需求响应管理输出给充电桩，在后续的充电功率调节时，会用到该信息，其中，是否接受需求响应管理可以理解为是否采取本发明提供的电动汽车充电功率调节策略来调节充电功率，采取充电功率调节策略的电动汽车根据该策略实现对充电功率的调节；不采取该策略的电动汽车，则不对其进行相关功率调节控制。并且，是否采取可以由驾驶员人工确定，也可以由整车智能决策，并依次通过整车以及BMS给充电桩。参与充电的各充电桩还将相关信息传输给电动汽车需求响应管理系统，比如：电池SOC以及设备运行状态等，电动汽车需求响应管理系统再将这些信息上送给区域电网调度系统，区域电网调度系统接收电动汽车需求响应管理系统上送的所有充电桩的信息，并根据相关数据制定出一个功率，称为区域内电动汽车充电功率调度计划功率P_p。电动汽车充电功率调度计划功率P_p可以直接设定，也可以根据相关数据按照对应的规则得到。本实施例中，给出一种电动汽车充电功率调度计划功率P_p的制定实现手段，为：根据常规电源发电计划功率、分布式可再生能源发电预测功率和常规负荷预测功率制定调度计划功率P_p，制定周期根据实际情况设定，以每十五分钟更新一次为例。

并且，以下给出一种调度计划功率P_p的具体计算方式：

P_p＝P_CG+P_DG-P_L

其中，P_CG为常规电源发电计划功率；P_DG为分布式可再生能源发电预测功率；P_L为常规负荷预测功率，这三个参数均是已知参数。并且，P_CG可以来自于电力交易中心各个发电厂的计划，P_DG可以来自可再生能源发电预测系统，P_L可以来自调度系统的负荷预测模块。

由于在用电高峰期，常规负荷用电功率较大，即常规负荷预测功率P_L较大，而发电容量有限，即常规电源发电计划功率P_CG和分布式可再生能源发电预测功率P_DG通常情况下变化不大，那么，给予电动汽车充电的调度计划功率就比较小，即调度计划功率P_p就较小；同理在用电低谷期，常规负荷用电功率较小，可给予区域内电动汽车充电调度计划功率就较大，即调度计划功率P_p就较大。总之，调度计划功率P_p与电网的用电负荷相关，而且是反相关，即用电负荷越大，调度计划功率P_p越小。

上述只是给出调度计划功率P_p的一种具体求解方式，当然，还可能会有其他的求解方式或者制定方式，不管是怎样的方式，都需要满足：调度计划功率P_p与电网的用电负荷反相关。

区域电网调度系统制定调度计划功率P_p之后，将调度计划功率P_p下送给电动汽车需求响应管理系统，电动汽车需求响应管理系统根据调度计划功率P_p以及电动汽车接受需求响应的情况得到接受需求响应管理的各电动汽车的实际充电功率。由于区域内充电桩连接的电动汽车中，有的电动汽车接受需求响应管理，有的电动汽车不接受需求响应管理，那么，首先，根据调度计划功率P_p、区域内接受需求响应管理的电动汽车的需要的充电功率以及区域内不接受需求响应管理的电动汽车的需要的充电功率，计算一个系数，该系数称为电动汽车充电需要满足系数α，该电动汽车充电需要满足系数与调度计划功率P_p是正相关的关系，本实施例给出一种具体的求解方式，计算公式如下：

其中，P_min为不接受需求响应管理的电动汽车的当前需要的充电功率的总和，获取方式为：对区域内所有的不接受需求响应管理的电动汽车的需要的充电功率进行求和得到，P_d为接受需求响应管理的电动汽车需要的充电功率的总和，获取方式为：对区域内所有的接受需求响应管理的电动汽车的需要的充电功率进行求和得到。

然后，根据电动汽车充电需要满足系数α计算区域内各接受需求响应管理的电动汽车的实际充电功率，计算公式如下：

P_seti＝α*P_di

其中，P_di为区域内第i个接受需求响应管理的电动汽车的需要的充电功率，i＝1、2、……、n；P_seti为第i个接受需求响应管理的电动汽车的充电功率限定值，即计算得到的实际充电功率。

由于P_di为已知值，那么，P_seti的数值就与电动汽车充电需要满足系数α相关，α越小，P_seti越小。

并且，电动汽车充电需要满足系数α反映了区域电网的供需情况：α越大表示供电越充裕，当α≥1时，表示供电足够充裕，无需限制电动汽车充电，电动汽车按照原本需要的充电功率进行充电，即α≥1时，α取1；当α＜1时，α越小表示供电越紧张，需要限制电动汽车充电功率的程度越深。也就是说，求得的实际充电功率与调度计划功率P_p是正相关的关系，调度计划功率P_p越小，对应电动汽车的实际充电功率越小。那么，用电高峰期的接受需求响应的各电动汽车的实际充电功率小于用电低谷期的对应电动汽车的实际充电功率，并且，调度计划功率P_p越小，对应的电动汽车的实际充电功率越小。另外，根据电动汽车充电需要满足系数得到的各电动汽车实际的充电功率的作用对象是接受需求响应管理的电动汽车，对于那些不接受需求响应管理的电动汽车，不采用该策略进行充电功率的调节。

电动汽车需求响应管理系统求解得到区域内各接受需求响应管理的电动汽车的实际充电功率之后，控制与各电动汽车对应的充电桩中的电力变换模块，按照得到的实际充电功率对对应的电动汽车进行充电。图2是充电功率调节的一种具体实现过程，当然，本发明并不局限于图2中给出各种具体的技术手段。

另外，在进行充电功率的调节时，还可以对电价进行相应地调整，具体如下：

在电动汽车用户充电时，即电动汽车连接充电桩时，根据是否接受需求响应管理来调整电价，若接受需求响应管理，给予优惠的电价，按照基准电压的一定比例确定优惠的电价，以补偿充电功率较低的用户；若不接受按基准电价结算。

充电基准电价根据当地用电习惯和电力高峰、低谷时段进行制定，将一日24小时分为尖、峰、谷、平四个时段，并制定分时段基准电价，分时基准电价人工设置，在功率调节过程中固定不变。

电动汽车需求响应管理系统在对电动车充电功率进行调节过程中，根据电动汽车充电需要满足系数α确定相应的电价系数，以对实时电价进行调节，对于参与需求响应管理的电动汽车对应的充电桩，根据对充电功率的限制大小动态生成优惠电价，功率被限制得越大则优惠力度越大，如图3所示。而对于不参与需求响应管理的电动汽车，对应的充电桩采用固定的基准电价。另外，即使不需要限制充电功率时对有意愿参与需求响应管理的充电桩，也可以依然提供部分优惠。最后根据得到的实际充电功率以及实际的电价来计算电动汽车的充电费用。

因此，通过电动汽车参与需求响应管理，可以在用电高峰时段，消减电动汽车充电负荷；在用电低谷期，放开电动汽车充电，以此可以实现电动汽车错峰充电，平抑电网的峰谷差，还可以有效减少为了满足尖峰时间电动汽车充电的电源和电网投资，提高经济效益。

电动汽车充电功率调节方法实施例

本实施例提供一种电动汽车充电功率调节方法，主要包括以下步骤：

(1)确定电动汽车充电功率调度计划功率，电动汽车充电功率调度计划功率与用电负荷相关，用电负荷越大，电动汽车充电功率调度计划功率越小；

(2)根据电动汽车充电功率调度计划功率以及电动汽车接受需求响应管理的情况得到接受需求响应管理的各电动汽车的实际充电功率，其中，实际充电功率与电动汽车充电功率调度计划功率正相关，电动汽车充电功率调度计划功率越小，对应电动汽车的实际充电功率越小。

该方法为加载在电动汽车充电功率调节系统中的软件程序，由于该调节系统以及内部加载的策略在上述系统实施例中已给出了详细地说明，本实施例就不再具体描述。

Claims (6)

1.一种电动汽车充电功率调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)确定电动汽车充电功率调度计划功率，所述电动汽车充电功率调度计划功率与用电负荷相关，用电负荷越大，所述电动汽车充电功率调度计划功率越小；

(2)根据所述电动汽车充电功率调度计划功率以及电动汽车接受需求响应管理的情况得到接受需求响应管理的各电动汽车的实际充电功率，其中，实际充电功率与所述电动汽车充电功率调度计划功率正相关，电动汽车充电功率调度计划功率越小，对应电动汽车的实际充电功率越小；

各电动汽车的实际充电功率的计算过程为：

1)根据所述电动汽车充电功率调度计划功率得到电动汽车充电需要满足系数，所述电动汽车充电需要满足系数与所述电动汽车充电功率调度计划功率正相关；

2)根据所述电动汽车充电需要满足系数，以及接受需求响应管理的各电动汽车需要的充电功率计算对应电动汽车的实际充电功率；

各电动汽车的实际充电功率的计算公式为：

其中，P_p为电动汽车充电功率调度计划功率，P_min为不接受需求响应管理的电动汽车需要的充电功率的总和，P_d为接受需求响应管理的电动汽车需要的充电功率的总和，α为电动汽车充电需要满足系数，当α≥1时，α取1，P_di为第i个接受需求响应管理的电动汽车需要的充电功率，P_seti为得到的第i个接受需求响应管理的电动汽车的实际充电功率。

2.根据权利要求1所述的电动汽车充电功率调节方法，其特征在于，根据常规电源发电计划功率、分布式可再生能源发电预测功率和常规负荷预测功率确定所述电动汽车充电功率调度计划功率。

3.根据权利要求2所述的电动汽车充电功率调节方法，其特征在于，所述电动汽车充电功率调度计划功率的计算公式为：

P_p＝P_CG+P_DG-P_L

其中，P_p为电动汽车充电功率调度计划功率，P_CG为常规电源发电计划功率，P_DG为分布式可再生能源发电预测功率，P_L为常规负荷预测功率。

4.一种电动汽车充电功率调节系统，其特征在于，包括一个用于电动汽车充电功率调节的控制模块，所述控制模块中执行以下电动汽车充电功率调节策略：

(1)确定电动汽车充电功率调度计划功率，所述电动汽车充电功率调度计划功率与用电负荷相关，用电负荷越大，所述电动汽车充电功率调度计划功率越小；

(2)根据所述电动汽车充电功率调度计划功率以及电动汽车接受需求响应管理的情况得到接受需求响应管理的各电动汽车的实际充电功率，其中，实际充电功率与所述电动汽车充电功率调度计划功率正相关，电动汽车充电功率调度计划功率越小，对应电动汽车的实际充电功率越小；

各电动汽车的实际充电功率的计算过程为：

1)根据所述电动汽车充电功率调度计划功率得到电动汽车充电需要满足系数，所述电动汽车充电需要满足系数与所述电动汽车充电功率调度计划功率正相关；

2)根据所述电动汽车充电需要满足系数，以及接受需求响应管理的各电动汽车需要的充电功率计算对应电动汽车的实际充电功率；

各电动汽车的实际充电功率的计算公式为：

其中，P_p为电动汽车充电功率调度计划功率，P_min为不接受需求响应管理的电动汽车需要的充电功率的总和，P_d为接受需求响应管理的电动汽车需要的充电功率的总和，α为电动汽车充电需要满足系数，当α≥1时，α取1，P_di为第i个接受需求响应管理的电动汽车需要的充电功率，P_seti为得到的第i个接受需求响应管理的电动汽车的实际充电功率。

5.根据权利要求4所述的电动汽车充电功率调节系统，其特征在于，根据常规电源发电计划功率、分布式可再生能源发电预测功率和常规负荷预测功率确定所述电动汽车充电功率调度计划功率。

6.根据权利要求5所述的电动汽车充电功率调节系统，其特征在于，所述电动汽车充电功率调度计划功率的计算公式为：

P_p＝P_CG+P_DG-P_L

其中，P_p为电动汽车充电功率调度计划功率，P_CG为常规电源发电计划功率，P_DG为分布式可再生能源发电预测功率，P_L为常规负荷预测功率。

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