CN109353243B - 一种智能充电桩系统实现双向有序充放电的放电算法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电动汽车有序充放电控制技术领域，具体为一种智能充电桩系统实现双向有序充放电的放电算法。本方法具有智能感知小区实时负荷功率的功能，具备了根据小区剩余供电功率进行自我调整的能力，可以在不进行小区配网升级改造的情况下进行部署，在节约配网升级扩容费用的同时，极大的提升了充电桩进入居民小区的部署速度；同时有助于电网“削峰填谷”目标的达成，实现了电动汽车作为移动式电能量载体，充分发挥客户端储能的作用，为全面推进国家电网公司提出的“将车联网平台打造成电动汽车与电网交互的交易平台，并发展为延伸到客户侧储能、分布式电源的智能用电综合管理平台，支撑国家电网公司的长远发展”这一目标提供强有力的支撑。

Description

一种智能充电桩系统实现双向有序充放电的放电算法

技术领域

本发明属于电动汽车有序充放电控制技术领域，具体为一种智能充电桩系统实现双向有序充放电的放电算法。

背景技术

随着电动汽车销售量的爆发式增长，未来将会有大量电动汽车成为城市居民的上下班通勤、市内代步工具，分析其使用特点，此类用户对于大功率快速充电的需求不大，其充电模式将会是小功率低速充电模式，充电时间多为夜间停放于小区停车位的时段，并且期望充电价格能够低廉以降低其使用成本。

小功率低速充电服务的典型规格依照GB/T-20234-2015的规定，按照7kW功率计算，参考当前主流电动汽车储能能力，以60kWh取值，粗略计算将其充满电约需要9小时时长，按照夜间电网负荷低谷时长约7小时（0点至7点）计算，可将电动汽车储能电池由0%充至80%。根据国网电动汽车服务有限公司的研究结论“两个80%”：即80%的电动汽车用户是平时在自己住所停车场充电的私人家庭用户；80%的电动汽车用户会在电网负荷低谷时期进行充电。上述的研究结论“两个80%”将会给现有电网增加大量负荷，以太原电网为例：全年最高负荷约为400万kW，如果太原市再增加20万辆电动汽车的保有量，按照其中80%用户按照上述使用模式进行充电，每辆车充电功率为7kW计算，将会给太原电网产生112万kW的新增功率负荷，势必对配电网产生较大的冲击，尤其是建设较早的老旧居民小区，晚间居民用电高峰时段的功率负荷再叠加电动汽车充电功率负荷，可能导致居民区配网无法满足负荷要求发生跳闸，严重影响城市供电质量，未来电动汽车保有量的爆发式增长将会导致这一矛盾更加突出。

根据上述需求背景分析，为了应对未来电动汽车保有量的爆发式增长，需要研制一种能够在当前配网结构、负载能力限制下，在配网供电能力不能满足小区用户负荷时，自动将电动汽车内存储的电能回送给小区用户负荷以实现“削峰填谷”的新型智能充电桩系统有序充放电算法。

发明内容：

为了解决上述问题，本发明提供了一种智能充电桩系统实现双向有序充放电的放电算法。

本发明是采用如下的技术方案实现的：一种智能充电桩系统实现双向有序充放电的放电算法，智能充电桩包括系统主控制器、充电桩控制器、充电保护装置、放电保护装置、充放切换装置、充电电量计量装置、放电电量计量装置、直流充电机、IGBT逆变装置，其中系统主控制器与用户负荷控制终端连接；充电桩控制器分别与系统主控制器、充电保护装置、放电保护装置、充放切换装置、充电电量计量装置、放电电量计量装置、直流充电机、IGBT逆变装置连接；充电保护装置、充电电量计量装置、直流充电机、充放切换装置连接构成充电电路；放电保护装置、放电电量计量装置、IGBT逆变装置、充放切换装置连接构成放电电路；

步骤1）获取小区负荷实时功率值P（S1）：系统主控制器收到小区用户负荷控制终端发来的实时功率值P；

步骤2）判断充放电模式S2：接收到的小区负荷实时功率值P与小区供电线路最大容量值Pmax进行比较，如P≥Pmax进入放电模式S4并计算供电缺口功率值Pout；如Pmax＞P则进入充电模式S3；

步骤3）放电信息获取阶段S5：充电桩控制器采集连接车辆的满电量数值、剩余电量数值和放电功率限制值Pvec上报系统主控制器，系统主控制器根据充电桩控制器反馈的数据统计得出已经连接车辆的充电桩数量n；

步骤4）放电信息整理阶段S6：生成剩余电量队列En和剩余电量与满电量比例的占比队列Sn，从En和Sn两个队列中剔除剩余电量占比不足10%的车辆相关数值，之后对剩余电量队列En按照从大到小的顺序进行排序（S7），将整理后的剩余电量队列En分为10个档次（S8）；

步骤5）放电功率分配阶段S9：依照前面S8划分的从大到小10个档次，首先对剩余电量最多的第一档次车辆均按照其放电功率限制值Pvec分配放电功率，该档次所有车辆的总放电功率为∑Pvec1，计算P1＝Pout－∑Pvec1并进行判断P1是否大于0，如P1≤0则跳转至S1开始下一周期循环；如P1＞0则转入S10安排剩余电量次多的第二档次车辆按照其放电功率限制值Pvec进行放电，该档次车辆总放电功率为∑Pvec2，计算P2＝P1－∑Pvec2并判断P2是否大于0，如P2≤0则跳转至S1开始下一周期循环；如P2＞0则转入S11安排第三档次的车辆进行放电；以此类推分配10个档次的车辆进行有序放电；

步骤6）总放电功率不足的处理阶段S13：按照前述步骤5安排10个档次的车辆全部进行放电后，计算P10＝P9－∑Pvec10并判断P10是否大于0，如P10≤0则转入S1开始下一周期循环，如P10＞0则表明车辆放电总功率不能满足小区供电缺口功率，系统主控制器向管理后台送出告警提醒异常并转入S1开始下一周期循环；

步骤7）周期性循环以上过程形成不断再分配放电功率的工作方式。

本发明“智能充电桩系统实现双向有序充放电的放电算法”的优点和积极效果：

本系统的部署将会极大的节约配网升级扩容的费用。由于本系统具有智能感知小区实时负荷功率的功能，具备了根据小区剩余供电功率进行自我调整的能力，可以在不进行小区配网升级改造的情况下进行部署，在节约配网升级扩容费用的同时，极大的提升了充电桩进入居民小区的部署速度；同时有助于电网“削峰填谷”目标的达成，实现了电动汽车作为移动式电能量载体，充分发挥客户端储能的作用，为全面推进国家电网公司提出的“将车联网平台打造成电动汽车与电网交互的交易平台，并发展为延伸到客户侧储能、分布式电源的智能用电综合管理平台，支撑国家电网公司的长远发展”这一目标提供强有力的支撑。

附图说明

图1为有序放电算法工作逻辑图。

具体实施方式

一种智能充电桩系统实现双向有序充放电的放电算法，智能充电桩包括系统主控制器、充电桩控制器、充电保护装置、放电保护装置、充放切换装置、充电电量计量装置、放电电量计量装置、直流充电机、IGBT逆变装置，其中系统主控制器与用户负荷控制终端连接；充电桩控制器分别与系统主控制器、充电保护装置、放电保护装置、充放切换装置、充电电量计量装置、放电电量计量装置、直流充电机、IGBT逆变装置连接；充电保护装置、充电电量计量装置、直流充电机、充放切换装置连接构成充电电路；放电保护装置、放电电量计量装置、IGBT逆变装置、充放切换装置连接构成放电电路；

步骤1）获取小区负荷实时功率值P（S1）：系统主控制器收到小区用户负荷控制终端发来的实时功率值P；

步骤2）判断充放电模式S2：接收到的小区负荷实时功率值P与小区供电线路最大容量值Pmax进行比较，如P≥Pmax进入放电模式S4并计算供电缺口功率值Pout；如Pmax＞P则进入充电模式S3；

步骤3）放电信息获取阶段S5：充电桩控制器采集连接车辆的满电量数值、剩余电量数值和放电功率限制值Pvec上报系统主控制器，系统主控制器根据充电桩控制器反馈的数据统计得出已经连接车辆的充电桩数量n；

步骤4）放电信息整理阶段S6：生成剩余电量队列En和剩余电量与满电量比例的占比队列Sn，从En和Sn两个队列中剔除剩余电量占比不足10%的车辆相关数值，之后对剩余电量队列En按照从大到小的顺序进行排序（S7），将整理后的剩余电量队列En分为10个档次（S8）；

步骤5）放电功率分配阶段S9：依照前面S8划分的从大到小10个档次，首先对剩余电量最多的第一档次车辆均按照其放电功率限制值Pvec分配放电功率，该档次所有车辆的总放电功率为∑Pvec1，计算P1＝Pout－∑Pvec1并进行判断P1是否大于0，如P1≤0则跳转至S1开始下一周期循环；如P1＞0则转入S10安排剩余电量次多的第二档次车辆按照其放电功率限制值Pvec进行放电，该档次车辆总放电功率为∑Pvec2，计算P2＝P1－∑Pvec2并判断P2是否大于0，如P2≤0则跳转至S1开始下一周期循环；如P2＞0则转入S11安排第三档次的车辆进行放电；以此类推分配10个档次的车辆进行有序放电；

步骤6）总放电功率不足的处理阶段S13：按照前述步骤5安排10个档次的车辆全部进行放电后，计算P10＝P9－∑Pvec10并判断P10是否大于0，如P10≤0则转入S1开始下一周期循环，如P10＞0则表明车辆放电总功率不能满足小区供电缺口功率，系统主控制器向管理后台送出告警提醒异常并转入S1开始下一周期循环；

步骤7）周期性循环以上过程形成不断再分配放电功率的工作方式。

Claims (1)

1.一种智能充电桩系统实现双向有序充放电的放电算法，其特征在于智能充电桩包括系统主控制器、充电桩控制器、充电保护装置、放电保护装置、充放切换装置、充电电量计量装置、放电电量计量装置、直流充电机、IGBT逆变装置，其中系统主控制器与用户负荷控制终端连接；充电桩控制器分别与系统主控制器、充电保护装置、放电保护装置、充放切换装置、充电电量计量装置、放电电量计量装置、直流充电机、IGBT逆变装置连接；充电保护装置、充电电量计量装置、直流充电机、充放切换装置连接构成充电电路；放电保护装置、放电电量计量装置、IGBT逆变装置、充放切换装置连接构成放电电路；

步骤1）获取小区负荷实时功率值P：系统主控制器收到小区用户负荷控制终端发来的实时功率值P；

步骤2）判断充放电模式S2：接收到的小区负荷实时功率值P与小区供电线路最大容量值Pmax进行比较，如P≥Pmax进入放电模式S4并计算供电缺口功率值Pout；如Pmax＞P则进入充电模式S3；

步骤3）放电信息获取阶段S5：充电桩控制器采集连接车辆的满电量数值、剩余电量数值和放电功率限制值Pvec上报系统主控制器，系统主控制器根据充电桩控制器反馈的数据统计得出已经连接车辆的充电桩数量n；

步骤4）放电信息整理阶段S6：生成剩余电量队列En和剩余电量与满电量比例的占比队列Sn，从En和Sn两个队列中剔除剩余电量占比不足10%的车辆相关数值，之后对剩余电量队列En按照从大到小的顺序进行排序S7，将整理后的剩余电量队列En分为10个档次S8；

步骤5）放电功率分配阶段S9：依照前面S8划分的从大到小10个档次，首先对剩余电量最多的第一档次车辆均按照其放电功率限制值Pvec分配放电功率，该档次所有车辆的总放电功率为∑Pvec1，计算P1＝Pout－∑Pvec1并进行判断P1是否大于0，如P1≤0则跳转至S1开始下一周期循环；如P1＞0则转入S10安排剩余电量次多的第二档次车辆按照其放电功率限制值Pvec进行放电，该档次车辆总放电功率为∑Pvec2，计算P2＝P1－∑Pvec2并判断P2是否大于0，如P2≤0则跳转至S1开始下一周期循环；如P2＞0则转入S11安排第三档次的车辆进行放电；以此类推分配10个档次的车辆进行有序放电；

步骤6）总放电功率不足的处理阶段S13：按照前述步骤5安排10个档次的车辆全部进行放电后，计算P10＝P9－∑Pvec10并判断P10是否大于0，如P10≤0则转入S1开始下一周期循环，如P10＞0则表明车辆放电总功率不能满足小区供电缺口功率，系统主控制器向管理后台送出告警提醒异常并转入S1开始下一周期循环；

步骤7）周期性循环以上过程形成不断再分配放电功率的工作方式。

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