CN109980667A - 一种用于电动汽车的有序充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电动汽车的有序充电方法，包括基于台区负荷预测模型获得当日台区日常负荷预测曲线；基于当日台区日常负荷预测曲线和台区当日所需电动汽车充电负荷预测曲线获得当日台区总负荷预测曲线；基于所述当日台区总负荷预测曲线判断是否存在电力峰值时段；获取当日台区接收调度的预测总充电量需求，计算出理想充电时段和台区平滑负荷；将波谷段的当日台区日常负荷预测曲线，与所述台区平滑负荷作差，得到台区日前充电负荷规划值；处理用户的充电申请，将用户充电时段安排在理想充电时段。本发明以台区电动汽车总充电功率为决策变量，实现了电动汽车有序充电控制，可以将电动汽车用户引导到非电网负荷高峰的“谷价”时段充电，降低用户的充电成本。

Description

一种用于电动汽车的有序充电方法

技术领域

本发明属于智能用电技术领域，具体涉及一种用于电动汽车的有序充电方法，更具体地为一种基于台区负荷平衡和优化的电动汽车有序充电控制方法。

背景技术

电动汽车产业已进入加速发展期，但是，规模化电动汽车无序充电会对电网安全、经济、可靠运行带来巨大挑战，并会导致电动汽车充电需求无法及时满足。以某个台区为例，一台500kVA的变压器，全年的最大负荷时刻是20：00-22：00，而此时正是家用电动汽车进入停车位准备充电的时段，若未经引导，配变则必然超载。而在0:00-6:00时段内，负荷低于200kVA，可供40多辆汽车充电。因此，有必要对电动汽车充电策略进行研究，对充电行为进行有效引导或控制，将电动汽车充电负荷合理地引导到非电网负荷高峰时段充电，解决电动汽车充电负荷与配电网供电能力相匹配问题，合理地分散电动汽车的充电功率，从而一方面降低电动汽车规模化随机无序充电对电网的影响，另一方面，有效提高电网接入充电设施的能力，满足更多的电动汽车充电需求。

目前电动汽车充电设备大多采用即时充电的方式，充电桩不能对电动汽车充电的时机和充电功率进行控制；部分电动汽车具备预约充电的功能，预约条件仅仅是基于车主用车考虑，并没有考虑上级配电网的运行情况，对于电网运行角度来说并没有按照最适合的方式和时间进行充电。随着电动汽车用户数量的增长，电动汽车规模化无序充电会进一步加剧电网的不确定性，恶化电力系统运行指标，导致居民负荷“峰上加峰”，迫使供电设备增容、扩容，并造成供电设备利用率下降，不利于电网的稳定、经济运行。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种用于电动汽车的有序充电方法，以台区电动汽车总充电功率为决策变量，实现了电动汽车有序充电控制，可以将电动汽车用户引导到非电网负荷高峰的“谷价”时段充电，降低用户的充电成本的同时，有效提高了电网接入充电设施的能力。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种用于电动汽车的有序充电方法，包括以下步骤：

获取台区负荷预测模型，并基于所述台区负荷预测模型获得当日台区日常负荷预测曲线；

获取台区当日所需电动汽车充电负荷预测曲线，并基于所述当日台区日常负荷预测曲线和台区当日所需电动汽车充电负荷预测曲线获得当日台区总负荷预测曲线；

基于所述当日台区总负荷预测曲线判断是否存在电力峰值时段；

获取当日台区接收调度的预测总充电量需求，并基于所述预测总充电量需求和当日台区总负荷预测曲线，计算出理想充电时段和台区平滑负荷；所述理想充电时段指的是当日台区总负荷预测曲线的波谷段；所述台区平滑负荷指的是将波峰段负荷转移到波谷段后形成的负荷曲线；

将波谷段的当日台区日常负荷预测曲线，与所述台区平滑负荷作差，得到台区日前充电负荷规划值；

处理用户的充电申请，结合当日台区日常负荷预测曲线和台区日前充电负荷规划值，将用户充电时段安排在理想充电时段，避免在电力峰值时段充电。

优选地，所述当日台区日常负荷预测曲线和台区当日所需电动汽车充电负荷预测曲线获得当日台区总负荷预测曲线，具体为：

将当日台区日常负荷预测曲线与台区当日所需电动汽车充电负荷预测曲线叠加起来生成当日台区总负荷预测曲线。

优选地，所述基于所述当日台区总负荷曲线判断是否存在电力峰值时段步骤之后还包括：

如果存在电力峰值时段，则将负荷峰值所处的时间段参数下发到集中器和与集中器相连的所有充电桩。

优选地，所述时间段参数包括负荷峰值开始时间和结束时间。

优选地，所述处理用户的充电申请，结合当日台区日常负荷预测曲线和台区日前充电负荷规划值，将用户充电时段安排在理想充电时段，避免在电力峰值时段充电，具体包括以下子步骤：

处理用户的充电申请；

判断其充电时段是否在电力峰值时段，若是则给予提示，可能出现充电暂停情况；若在充电时段中配变负荷超出经济运行上限，则给予提示，建议用户更改充电需求参数；所述配变负荷是指配变的总负荷，包括用户日常负荷和充电桩充电负荷。

优选地，所述用于电动汽车的有序充电方法还包括当发生以下情况时，进行有序充电计划修正，具体为：

i)每日到达者零点之前，对准备执行的充电方案重新计算，重新计算理想充电时段充电负荷，若存在台区变压器负载率超出经济运行上限时，进行修正；

ii)当日台区日常负荷预测曲线或台区当日所需电动汽车充电负荷预测曲线与当日实际日常负荷曲线或当日电动汽车充电负荷曲线偏差较大时，进行修正。

优选地，所述用于电动汽车的有序充电方法还包括对台区变压器进行实时负荷监测，当监测到台区变压器出现超载情况，按以下策略暂停部分充电负荷；

首先，将用户的充电负荷调整到最低，计算每个充电桩用户的时间裕度，优先暂停时间裕度大的用户；

其次，按照电动汽车接入时间，优先暂停接入时间晚的用户，对于不响应暂停指令的充电桩，通过电能表费控指令直接中断；

在台区变压器超载情况消除后，按照暂定充电负荷相反的顺序依次恢复充电负荷。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明的用于电动汽车的有序充电方法，基于台区日前配变负荷预测，以“错时”、“填谷”、“平稳”、“安全”、“经济”的配变负荷需求为目标，以台区电动汽车总充电功率为决策变量，实现了电动汽车有序充电控制，可以将电动汽车用户引导到非电网负荷高峰的“谷价”时段充电，降低用户的充电成本的同时，有效提高了电网接入充电设施的能力。

附图说明

图1为本发明一种实施例的用于电动汽车的有序充电方法的流程示意图

图2为本发明一种实施例的城区居民典型台区负荷示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

本发明提供了一种用于电动汽车的有序充电方法，如图1所示，具体包括以下步骤：

步骤1)获取台区负荷预测模型，并基于所述台区负荷预测模型获得当日台区日常负荷预测曲线；

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述台区负荷预测模型是基于台区负荷特性，考虑季节、节假日等负荷影响因素建立而成的，其建立过程采用的是现有技术，本发明中不做过多的赘述；

步骤2)获取台区当日所需电动汽车充电负荷预测曲线，并基于所述当日台区日常负荷预测曲线和台区当日所需电动汽车充电负荷预测曲线获得当日台区总负荷预测曲线；

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述步骤2)具体为：

将当日台区日常负荷预测曲线与台区当日所需电动汽车充电负荷预测曲线叠加起来生成当日台区总负荷预测曲线；

步骤3)基于所述当日台区总负荷预测曲线判断是否存在电力峰值时段；

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述步骤3)具体为：

查询当日台区总负荷曲线上是否存在负荷峰值区域，即波峰区域，如果存在，则将负荷峰值所处的时间段参数下发到集中器和与集中器相连的所有充电桩，所述集中器用于制定与其对应的台区的充电策略，所述时间段参数包括负荷峰值开始时间和结束时间，下发给集中器用于指导当地充电策略中应当避开高峰时段，所有可调度的充电需求应避免在这期间有充电负荷，然后进行步骤4)；若不存在，则直接进行步骤4)；

步骤4)获取当日台区接收调度的预测总充电量需求，并基于所述预测总充电量需求和当日台区总负荷预测曲线，计算出理想充电时段和台区平滑负荷；所述理想充电时段指的是当日台区总负荷预测曲线的波谷段；所述台区平滑负荷指的是将波峰段负荷转移到波谷段后形成的负荷曲线；

步骤5)将波谷段的当日台区日常负荷预测曲线，与所述台区平滑负荷作差，得到台区日前充电负荷规划值；

所述台区日前充电负荷规划值用于作为后续充电汽车申请充电时制定充电策略用，通过此曲线可以制定用户的充电申请是否能满足，充电所需时间等信息；

如图2所示，是一个城区居民典型台区负荷，在夏季用电高峰期间的24小时负荷曲线。根据日常生活习惯，从18:30-19:30陆续到家，停车开始充电，充电时段在18:30-23:30,与台区晚高峰生活负荷完全重叠，在21:30导致台区变压器过载。

负荷调度策略如下：

i)基于台区负荷特性，考虑季节、节假日等负荷影响因素，获取台区负荷预测模型；预测当日台区日常负荷预测，并基于同时性充电负荷，计算是否出现电力峰值时间段f-g，如果有，则将电力峰值时间段f-g参数下发到集中器和所有充电桩，所有可调度的充电需求，应避免在时间段f-g期间有充电负荷；

ii)获取当日台区接收调度的预测总充电量需求，计算理想充电时段a-b。为了尽可能使得低谷充电时段配变负荷平滑，求阴影F的面积等于预约充电用户所需充电量，可得理想充电a-b时段，以及台区平滑负荷D；

iii)根据得到的台区平滑负荷D，与当日台区日常负荷预测值作差，得到台区日前充电负荷规划值；

步骤6)处理用户的充电申请，结合当日台区日常负荷预测曲线和台区日前充电负荷规划值，将用户充电时段安排在理想充电时段，避免在电力峰值时段充电；在本发明的一种具体实施例中，所述步骤6)具体包括以下子步骤：

处理用户的充电申请；

判断其充电时段是否在电力峰值时段，若是则给予提示，可能出现充电暂停情况；若在充电时段中配变负荷超出经济运行上限(判断充电请求是否通过，否则给予建议更改充电请求内容)，则给予提示，建议用户更改充电需求参数；所述配变负荷是指配变的总负荷，包括用户日常负荷和充电桩充电负荷；

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述充电申请包括充电开始时间、充电结束时间、充电方式及电池当前电量等；

步骤7)为降低预测误差对充电计划的影响，当发生以下情况时，应进行有序充电计划修正，即根据已有数据重新计算预测值：

i)每日到达者零点之前，对准备执行的充电方案重新计算，重新计算理想充电时段充电负荷，若存在台区变压器负载率超出经济运行上限时，进行修正；所述的充电方案指的是用户申请时，根据充电开始时间、充电结束时间、充电模式及用户当前电池剩余容量，结合已申请的其他用户充电策略，制定的当前用户何时充电、每时刻充电容量等充电计划；

ii)当日台区日常负荷预测曲线或台区当日所需电动汽车充电负荷预测曲线与当日实际日常负荷曲线或当日电动汽车充电负荷曲线偏差较大时，进行修正。

步骤8)对台区变压器进行实时负荷监测，当监测到台区变压器出现超载情况，按以下策略暂停部分充电负荷；在本发明的一种具体实施例中，具体包括以下子步骤：

1)首先，将用户的充电负荷调整到最低，计算每个充电桩用户的时间裕度，优先暂停时间裕度大的用户。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述将用户的充电负荷调整到最低，具体为：

通过充电桩向电动汽车发送PWM值，车内BMS通过接受到的PWM命令调整充电负荷；

所述时间裕度指的是剩余充电时间/剩余充电电量；

所述优先暂停时间裕度大的用户具体为：结合剩余充电时间、剩余充电电量计算时间裕度，即充电所需时间和充电结束时间之差，这个值越大，说明可调整的时间和方式越多；

2)其次，按照电动汽车接入时间，优先暂停接入时间晚的用户，对于不响应暂停指令的充电桩，通过电能表费控指令直接中断；

所述的晚接入指的是按充电申请时间优先级排序，优先级较低的用户充电桩；

3)在台区变压器超载情况消除后，按照暂定充电负荷相反的顺序依次恢复充电负荷。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种用于电动汽车的有序充电方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取台区负荷预测模型，并基于所述台区负荷预测模型获得当日台区日常负荷预测曲线；

获取台区当日所需电动汽车充电负荷预测曲线，并基于所述当日台区日常负荷预测曲线和台区当日所需电动汽车充电负荷预测曲线获得当日台区总负荷预测曲线；

基于所述当日台区总负荷预测曲线判断是否存在电力峰值时段；

获取当日台区接收调度的预测总充电量需求，并基于所述预测总充电量需求和当日台区总负荷预测曲线，计算出理想充电时段和台区平滑负荷；所述理想充电时段指的是当日台区总负荷预测曲线的波谷段；所述台区平滑负荷指的是将波峰段负荷转移到波谷段后形成的负荷曲线；

将波谷段的当日台区日常负荷预测曲线，与所述台区平滑负荷作差，得到台区日前充电负荷规划值；

处理用户的充电申请，结合当日台区日常负荷预测曲线和台区日前充电负荷规划值，将用户充电时段安排在理想充电时段，避免在电力峰值时段充电。

2.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的有序充电方法，其特征在于：所述当日台区日常负荷预测曲线和台区当日所需电动汽车充电负荷预测曲线获得当日台区总负荷预测曲线，具体为：

将当日台区日常负荷预测曲线与台区当日所需电动汽车充电负荷预测曲线叠加起来生成当日台区总负荷预测曲线。

3.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的有序充电方法，其特征在于：所述基于所述当日台区总负荷曲线判断是否存在电力峰值时段步骤之后还包括：

如果存在电力峰值时段，则将负荷峰值所处的时间段参数下发到集中器和与集中器相连的所有充电桩。

4.根据权利要求3所述的一种用于电动汽车的有序充电方法，其特征在于：所述时间段参数包括负荷峰值开始时间和结束时间。

5.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的有序充电方法，其特征在于：所述处理用户的充电申请，结合当日台区日常负荷预测曲线和台区日前充电负荷规划值，将用户充电时段安排在理想充电时段，避免在电力峰值时段充电，具体包括以下子步骤：

处理用户的充电申请；

判断其充电时段是否在电力峰值时段，若是则给予提示，可能出现充电暂停情况；若在充电时段中配变负荷超出经济运行上限，则给予提示，建议用户更改充电需求参数；

所述配变负荷是指配变的总负荷，包括用户日常负荷和充电桩充电负荷。

6.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的有序充电方法，其特征在于：所述用于电动汽车的有序充电方法还包括当发生以下情况时，进行有序充电计划修正，具体为：

i)每日到达者零点之前，对准备执行的充电方案重新计算，重新计算理想充电时段充电负荷，若存在台区变压器负载率超出经济运行上限时，进行修正；

ii)当日台区日常负荷预测曲线或台区当日所需电动汽车充电负荷预测曲线与当日实际日常负荷曲线或当日电动汽车充电负荷曲线偏差较大时，进行修正。

7.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的有序充电方法，其特征在于，所述用于电动汽车的有序充电方法还包括对台区变压器进行实时负荷监测，当监测到台区变压器出现超载情况，按以下策略暂停部分充电负荷；

首先，将用户的充电负荷调整到最低，计算每个充电桩用户的时间裕度，优先暂停时间裕度大的用户；

其次，按照电动汽车接入时间，优先暂停接入时间晚的用户，对于不响应暂停指令的充电桩，通过电能表费控指令直接中断；

在台区变压器超载情况消除后，按照暂定充电负荷相反的顺序依次恢复充电负荷。