CN110015090A - 一种电动汽车充电站调度系统及有序充电控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动汽车充电站调度系统及有序充电控制方法，在综合考虑充电站内充电功率可调的有序充电桩的最大充电功率、上级调度系统下发的目标用电功率的基础上，将上级调度系统下发的总目标用电功率，在各有序充电桩之间进行分配，使所述各有序充电桩的充电功率在其最小充电功率和最大充电功率之间取值，从而全面管理充电站内充电桩的充电功率。通过上述方法可以实现功率分担的制定，从而引导电动汽车的充电行为从单向无序的随机充电模式向有序充电模式过渡，实现错峰充电，减小电网负荷波动，降低电网的能量损耗，提高配电网的可靠性和经济效益。

Description

一种电动汽车充电站调度系统及有序充电控制方法

技术领域

本发明属于电动汽车技术领域，具体涉及一种电动汽车充电站调度系统及有序充电控制方法。

背景技术

随着社会的不断进步以及科学技术的不断发展，当前全球对环境的保护力度的逐渐加大，由于传统化石能源在使用过程中不可避免的产生环境污染，故其在使用中日渐减少，绿色清洁能源成为当今世界的热点，世界各国纷纷出台新能源汽车产业优惠政策，推动电动汽车的发展与应用。

作为当今清洁能源的趋势，电动汽车是一种绿色新型交通工具，相对于传统汽车具备不可比拟的优势。它对环境的影响较小，在节能减排、减少人类对传统化石能源的依赖方面作用格外显著，日益被人们所青睐，成为社会发展的主力军。电动汽车不仅改变了能源的利用方式，环境效益显著，而且方便、快捷、噪音低、零排放，社会效益显著。

现阶段，随着未来电动汽车的普及，电动汽车的数量正在迅猛增长，而电动汽车的充电模式仍然处于单向无序的充电模式之中。可以预见，大规模电动汽车无序的随机的接入电网将对电力系统的规划与运行产生不可忽视的影响。因此，对电动汽车进行有序充电控制，可以引导电动汽车的充电行为向有序充电进行过度，实现错峰充电，对于降低电网运行风险，提高电网运行效益与可靠性具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动汽车充电站调度系统及有序充电控制方法，用以解决单向无序充电模式使电网运行可靠性低的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

本发明的一种充电站有序充电控制方法，充电站内设置有至少一个充电功率可调的有序充电桩；在不超过各有序充电桩的最大充电功率的情况下，将上级调度系统下发的总目标用电功率，在各有序充电桩之间进行分配，使所述各有序充电桩的充电功率在其最小充电功率和最大充电功率之间取值。

进一步地，所述将上级调度系统下发的总目标用电功率，在各有序充电桩之间进行分配包括：计算有序充电桩可被分配的总功率，并根据每个有序充电桩的充电裕度与所有有序充电桩的充电裕度之和的比值，计算每个有序充电桩的充电功率；所述充电裕度是有序充电桩最大充电功率与当前充电功率之差。

进一步地，根据各有序充电桩的充电功率，定制对应的充电价格；所述充电价格与对应的充电功率成正比。

进一步地，当将充电功率分成四个区间时，所述充电价格分成四个档次：

其中，Price为充电价格，k₁、k₂、k₃、k₄分别为与充电价格对应的比例系数，a₁为设定值，P_basic为基础电价，P_i.min为第i个有序充电桩的最小充电功率，P_i.max为第i个有序充电桩的最大充电功率，P_i,aim为第i个有序充电桩的充电功率。

进一步地，所述计算有序充电桩可被分配的总功率包括：

判断上级调度系统下发的总目标用电功率是否在合理范围内，若在合理范围内，则根据上级调度系统下发的总目标用电功率和常规充电桩的充电功率之和，计算有序充电桩可被分配的总功率；否则不执行操作；

所述合理范围为：P_min＜P_aim＜P_max，P_aim为上级调度系统下发的总目标用电功率，P_min充电站内的最小可调用电功率，P_max为充电站内的最大可调用电功率；而且：P_max＝ΣP_i.max+∑P_j.cur，P_min＝∑P_i.min+∑P_j.cur，∑P_i.max为各有序充电桩的最大充电功率之和，∑P_j.cur为各常规充电桩的当前充电功率之和，∑P_i.min为各有序充电桩的最小充电功率之和。

本发明的一种充电站调度系统，充电站内包括至少一个充电功率可调的有序充电桩，所述有序充电桩的充电功率在其最小充电功率和最大充电功率之间取值，各有序充电桩的充电功率是在不超过其最大充电功率的情况下，根据上级调度系统下发的总目标用电功率，在各有序充电桩之间进行分配的。

进一步地，所述将上级调度系统下发的总目标用电功率在各有序充电桩之间进行分配包括：计算有序充电桩可被分配的总功率，并根据每个有序充电桩的充电裕度与所有有序充电桩的充电裕度之和的比值，计算每个有序充电桩的充电功率；所述充电裕度是有序充电桩最大充电功率与当前充电功率之差。

进一步地，根据各有序充电桩的充电功率，定制对应的充电价格；所述充电价格与对应的充电功率成正比。

进一步地，当将充电功率分成四个区间时，所述充电价格分成四个档次：

其中，Price为充电价格，k₁、k₂、k₃、k₄分别为与充电价格对应的比例系数，a₁为设定值，P_basic为基础电价，P_i.min为第i个有序充电桩的最小充电功率，P_i.max为第i个有序充电桩的最大充电功率，P_i,aim为第i个有序充电桩的充电功率。

进一步地，所述计算有序充电桩可被分配的总功率包括：

判断上级调度系统下发的总目标用电功率是否在合理范围内，若在合理范围内，则根据上级调度系统下发的总目标用电功率和常规充电桩的充电功率之和，计算有序充电桩可被分配的总功率；否则不执行操作；

所述合理范围为：P_min＜P_aim＜P_max，P_aim为上级调度系统下发的总目标用电功率，P_min充电站内的最小可调用电功率，P_max为充电站内的最大可调用电功率；而且：P_max＝∑P_i.max+∑P_j.cur，P_min＝∑P_i.min+∑P_j.cur，∑P_i.max为各有序充电桩的最大充电功率之和，∑P_j.cur为各常规充电桩的当前充电功率之和，∑P_i.min为各有序充电桩的最小充电功率之和。

本发明的有益效果：

本发明在综合考虑充电站内充电功率可调的有序充电桩的最大充电功率、上级调度系统下发的目标用电功率的基础上，将上级调度系统下发的总目标用电功率，在各有序充电桩之间进行分配，使所述各有序充电桩的充电功率在其最小充电功率和最大充电功率之间取值，从而全面管理充电站内充电桩的充电功率。通过上述方法可以实现功率分担的制定，从而引导电动汽车的充电行为从单向无序的随机充电模式向有序充电模式过渡，实现错峰充电，减小电网负荷波动，降低电网的能量损耗，提高配电网的可靠性和经济效益。

进一步地，对于有序充电桩，根据对其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，充电价格与对应的充电功率成正比，从而实现了功率分担与优惠电价的制定，该策略满足了客户需求，引导电动汽车的充电行为从单向无序的随机充电模式向有序充电模式过渡。

附图说明

图1是充电站有序充电控制方法实施例1的流程图；

图2是实施例1的充电桩限功率及优惠电价决策图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图及实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式并不局限于此。

实施例1：

现假设电动汽车充电站内有N台充电桩接入充电站调度系统，而且，一部分电动汽车选择参与有序充电调度，对应有序充电桩；一部分电动汽车选择不参与有序充电调度，对应常规充电桩。

其中，有序充电桩的充电功率在其最小充电功率和最大充电功率之间取值，各有序充电桩的充电功率是在不超过其最大充电功率的情况下，根据上级调度系统下发的总目标用电功率，在各有序充电桩之间进行分配的。

对于常规充电桩，采用额定功率、基准电价进行充电；对于有序充电桩，根据其充电功率的限制大小动态生成优惠电价，功率被限制地越大则优惠力度越大。

各个充电桩的最大充电功率、最小充电功率、额定充电功率、实时充电功率、实时充电电价送入充电站调度系统，用于目标用电功率分担以及优惠电价制定时的依据。

电动汽车充电站内的分时基础电价曲线根据实际电价静态配置，有序充电策略在基础电价的基础上，对被限功率的电动汽车给予优惠电价。

Step11：实时统计充电站内的最大可调用电功率P_max、最小可调用电功率P_min、总实时用电功率P_cur，分别如下式(1-1)、式(1-2)和式(1-3)所示，统计完毕后进入Step12。

P_max＝∑P_i.max+∑P_j.cur (1-1)

其中，P_max为充电站内的最大可调用电功率，∑P_i.max为各有序充电桩的最大充电功率之和，∑P_j.cur为各常规充电桩的当前充电功率之和。

P_min＝∑P_i.min+∑P_j.cur (1-2)

其中，P_min为充电站内的最小可调用电功率，∑P_i.min为各有序充电桩的最小充电功率之和，∑P_j.cur为各常规充电桩的当前充电功率之和。

P_cur＝∑P_i.cur+∑P_j.cur (1-3)

其中，P_cur为充电站内的实时用电功率，∑P_i.cur为各有序充电桩的实时充电功率之和，∑P_j.cur为各常规充电桩的当前充电功率之和。

Step12：然后检测是否有车来到第i台充电桩充电。若有车来到第i台充电桩充电，则转入Step13，否则，转入Step14。

Step13：检测第i台充电桩处的电动汽车是否参与有序充电调度。若该电动汽车选择参与有序充电调度，则转入Step17；若该电动汽车选择不参与有序充电调度，则控制其以额定功率、基础电价充电，转入Step14。

Step14：检测是否有车已充电结束。若第i台充电桩处的电动汽车停止充电，则向该充电桩下发额定功率与基础电价的指令，之后转入Step17；若无车离开，则转入Step15。

Step15：检测阶梯基础电价曲线是否进入新时段，即检测当前基础电价是否变化。若基础电价发生变化，则转入Step17；若基础电价未变化，则转入Step16。

Step16：检测是否接收到上级控制系统新下发的目标用电功率。若未接收到新的目标用电功率，则所有充电桩以额定功率、基础电价充电，本轮策略流程结束，转回Step11；若接收到目标用电功率P_aim，则需要进一步判断目标用电功率P_aim是否合理：若P_min＜P_aim＜P_max，则目标用电功率合理，转入Step17；否则，本轮不出口调节策略，流程结束，转回Step11。

Step17：计算各有序充电桩的限充功率目标值。

首先，计算有序充电桩可被分配的总功率，如式(1-4)所示。

P_aim′＝P_aim-∑P_j.cur (1-4)

其中，P_aim′为各有序充电桩可被分配的总功率，P_aim为上级控制系统下发的目标用电功率，∑P_j.cur为各常规充电桩的当前充电功率之和。

其次，计算第i台充电桩的限充电功率目标值，如式(1-5)所示。

其中，P_i.aim为第i台电动汽车充电桩的限充电功率目标值；(P_i.max-P_i.cur)为第i个有序充电桩的充电裕度；∑(P_i.max-P_i.cur)为所有有序充电桩的充电裕度之和。

采用相同方法，计算所有参与有序充电桩的限充电功率目标值P_i.aim后，转入Step18。

Step18：计算有序充电桩的优惠电价。优惠电价可分为n级，针对优惠电价分区可对应的将限充电功率分为n个区间。现取n＝4进行说明，如附图2所示，优惠电价分为四级，优惠倍率依次为k₁、k₂、k₃、k₄，优惠力度依次减小，针对四级优惠电价，将限充电功率区分为四个区间。

若P_i.aim≤P_i.min，即第i个有序充电桩的限充电功率目标值小于其最小充电功率，则控制该有序充电桩以最小充电功率P_i.min、充电价格为k₁*P_basic的情况来进行充电，P_basic为基础电价。

之后，计算第i台有序充电桩的限电系数a，如式(1-6)所示。

若a≤a₁，则控制该有序充电桩以充电功率为P_i.aim、充电价格为k₂*P_basic的情况来进行充电；

若a₁＜a≤1，则控制该有序充电桩以充电功率为P_i.aim、充电价格为k₂*P_basic的情况来进行充电；

若a＞1，表示当前限充电功率目标值大于该有序充电桩的最大充电功率，则控制该有序充电桩以充电功率为P_i.max、充电价格为k₄*P_basic的情况来进行充电。

本轮策略流程结束，转回Step11。

实施例2：

现假设电动汽车充电站内有N台充电桩接入充电站调度系统，而且，所有的电动汽车都选育有序充电调度。

各个充电桩的最大充电功率、最小充电功率、额定充电功率、实时充电功率、实时充电电价送入充电站调度系统，用于目标用电功率分担以及优惠电价制定时的依据。

电动汽车充电站内的分时基础电价曲线根据实际电价静态配置，有序充电策略在基础电价的基础上，对被限功率的电动汽车给予优惠电价。

Step21：实时统计充电站内的最大可调用电功率P′_max、最小可调用电功率P′_min、总实时用电功率P′_cur，分别如下式(2-1)、式(2-2)和式(2-3)所示，统计完毕后进入Step22。

P′_max＝∑P′_i.max (2-1)

其中，P′_max为充电站内的最大可调用电功率，∑P′_i.max为各充电桩最大充电功率之和。

P′_min＝∑P′_i.min (2-2)

其中，P′_min为充电站内的最小可调用电功率，∑P′_i.min为各充电桩最小充电功率之和。

P′_cur＝∑P′_i.cur (2-3)

其中，P′_cur为充电站内的实时用电功率，∑P′_i.cur为各充电桩实时充电功率之和。

Step22：然后检测是否有车来到第i台充电桩充电。若有车来到第i台充电桩充电，则转入Step26，否则，转入Step23。

Step23：检测是否有车已充电结束。若第i台充电桩处的电动汽车停止充电，则向该充电桩下发额定功率与基础电价的指令，之后转入Step26；若无车离开，则转入Step24。

Step24：检测阶梯基础电价曲线是否进入新时段，即检测当前基础电价是否变化。若基础电价发生变化，则转入Step26；若基础电价未变化，则转入Step25。

Step25：检测是否接收到上级控制系统新下发的目标用电功率。若未接收到新的目标用电功率，则所有充电桩以额定功率、基础电价充电，本轮策略流程结束，转回Step21；若接收到目标用电功率P′_aim，则需要进一步判断目标用电功率P′_aim是否合理：若P′_min＜P′_aim＜P′_max，则目标值合理，转入Step26；否则，本轮不出口调节策略，流程结束，转回Step21。

Step26：计算每个充电桩的限充电功率目标值，如下式(2-4)所示。

其中，P′_i.aim为第i个充电桩分配的功率；(P′_i.max-P′_i.cur)为第i个充电桩的充电可调裕度；∑(P′_i.max-P′_i.cur)为所有充电桩的充电可调裕度之和。

采用相同方法，在计算所有充电桩的限充电功率目标值P′_i.aim后，转入Step27。

Step27：计算所有充电桩的优惠电价。优惠电价可分为n级，针对优惠电价分区可对应的将限充电功率分为n个区间。现取n＝4进行说明，优惠电价分为四级，优惠倍率依次为k₁、k₂、k₃、k₄，优惠力度依次减小，针对四级优惠电价，将限充电功率区分为四个区间。

具体的充电价格优惠力度方法与实施例1的相同，这里不再赘述。

本轮策略流程结束，转回Step21。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种充电站有序充电控制方法，其特征在于，充电站内设置有至少一个充电功率可调的有序充电桩；在不超过各有序充电桩的最大充电功率的情况下，将上级调度系统下发的总目标用电功率，在各有序充电桩之间进行分配，使所述各有序充电桩的充电功率在其最小充电功率和最大充电功率之间取值。

2.根据权利要求1所述的充电站有序充电控制方法，其特征在于，所述将上级调度系统下发的总目标用电功率，在各有序充电桩之间进行分配包括：计算有序充电桩可被分配的总功率，并根据每个有序充电桩的充电裕度与所有有序充电桩的充电裕度之和的比值，计算每个有序充电桩的充电功率；所述充电裕度是有序充电桩最大充电功率与当前充电功率之差。

3.根据权利要求1或2所述的充电站有序充电控制方法，其特征在于，根据各有序充电桩的充电功率，定制对应的充电价格；所述充电价格与对应的充电功率成正比。

4.根据权利要求3所述的充电站有序充电控制方法，其特征在于，当将充电功率分成四个区间时，所述充电价格分成四个档次：

其中，Price为充电价格，k₁、k₂、k₃、k₄分别为与充电价格对应的比例系数，a₁为设定值，P_basic为基础电价，P_i.min为第i个有序充电桩的最小充电功率，P_i.max为第i个有序充电桩的最大充电功率，P_i,aim为第i个有序充电桩的充电功率。

5.根据权利要求2所述的充电站有序充电控制方法，其特征在于，所述计算有序充电桩可被分配的总功率包括：

判断上级调度系统下发的总目标用电功率是否在合理范围内，若在合理范围内，则根据上级调度系统下发的总目标用电功率和常规充电桩的充电功率之和，计算有序充电桩可被分配的总功率；否则不执行操作；

所述合理范围为：P_min＜P_aim＜P_max，P_aim为上级调度系统下发的总目标用电功率，P_min充电站内的最小可调用电功率，P_max为充电站内的最大可调用电功率；而且：P_max＝∑P_i.max+∑P_j.cur，P_min＝∑P_i.min+∑P_j.cur，∑P_i.max为各有序充电桩的最大充电功率之和，∑P_j.cur为各常规充电桩的当前充电功率之和，∑P_i.min为各有序充电桩的最小充电功率之和。

6.一种充电站调度系统，其特征在于，充电站内包括至少一个充电功率可调的有序充电桩，所述有序充电桩的充电功率在其最小充电功率和最大充电功率之间取值，各有序充电桩的充电功率是在不超过其最大充电功率的情况下，根据上级调度系统下发的总目标用电功率，在各有序充电桩之间进行分配的。

7.根据权利要求6所述的充电站调度系统，其特征在于，所述将上级调度系统下发的总目标用电功率在各有序充电桩之间进行分配包括：计算有序充电桩可被分配的总功率，并根据每个有序充电桩的充电裕度与所有有序充电桩的充电裕度之和的比值，计算每个有序充电桩的充电功率；所述充电裕度是有序充电桩最大充电功率与当前充电功率之差。

8.根据权利要求6或7所述的充电站调度系统，其特征在于，根据各有序充电桩的充电功率，定制对应的充电价格；所述充电价格与对应的充电功率成正比。

9.根据权利要求8所述的充电站调度系统，其特征在于，当将充电功率分成四个区间时，所述充电价格分成四个档次：

其中，Price为充电价格，k₁、k₂、k₃、k₄分别为与充电价格对应的比例系数，a₁为设定值，P_basic为基础电价，P_i.min为第i个有序充电桩的最小充电功率，P_i.max为第i个有序充电桩的最大充电功率，P_i,aim为第i个有序充电桩的充电功率。

10.根据权利要求7所述的充电站调度系统，其特征在于，所述计算有序充电桩可被分配的总功率包括：

判断上级调度系统下发的总目标用电功率是否在合理范围内，若在合理范围内，则根据上级调度系统下发的总目标用电功率和常规充电桩的充电功率之和，计算有序充电桩可被分配的总功率；否则不执行操作；

所述合理范围为：P_min＜P_aim＜P_max，P_aim为上级调度系统下发的总目标用电功率，P_min充电站内的最小可调用电功率，P_max为充电站内的最大可调用电功率；而且：P_max＝∑P_i.max+∑P_j.cur，P_min＝∑P_i.min+∑P_j.cur，∑P_i.max为各有序充电桩的最大充电功率之和，∑P_j.cur为各常规充电桩的当前充电功率之和，∑P_i.min为各有序充电桩的最小充电功率之和。