CN111002862B - 一种基于实时恒定功率的谷时段有序充电的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种基于实时恒定功率的谷时段有序充电的方法和系统，涉及电动汽车领域。所述方法包括：控制中心接收电动汽车数据并储存，计算得到实时恒定功率，计算得到第一数量，根据充电裕值确定第二数量，选定第一数量与第二数量中数量较大者为实际需要充电的电动汽车数量，向充电桩发送充电信号，将正在充电的电动汽车的负荷功率计入常规负荷预测功率，形成新的常规负荷预测功率；在任一一个电动汽车完成充电的情况下，删除该电动汽车的数据，并重复上述方法。本发明的方案使得电动汽车在谷时段充电的过程中，电动汽车充电网系统可以保持该实时恒定功率，即可极大的缩小电动汽车充电网系统峰谷差，从而减小整个系统的网损。

Description

一种基于实时恒定功率的谷时段有序充电的方法和系统
技术领域
本发明涉及电动汽车领域，尤其是涉及一种基于实时恒定功率的谷时段有序充电的方法和系统。
背景技术
电动汽车(electric vehicle，EV)作为前景广阔的可持续发展元素和环境友好型交通工具，近年来受到广泛的关注。随着我国快速推进电动汽车的发展，电动汽车用户数量逐年增多，满足了居民生活出行需求的同时，还极大的减小了环境污染。
但是电动汽车是需要充电的，而大量电动汽车的充电会使得电动汽车充电负荷相应增加，一般情况下，为电动汽车进行充电的电动汽车充电网系统即为常规配电网系统，当大规模的电动汽车无序接入常规配电网系统，可能会导致配电网系统中的变压器重过载以及整个电力系统网络损耗增加，从而给电网安全运行带来严重的威胁。
现阶段基于电动汽车充电的各种方案，均不能很好的解决电动汽车充电网系统的网损问题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供一种基于实时恒定功率的谷时段有序充电的方法和系统，在缩小电动汽车充电网系统峰谷差的同时减小整个系统的网损，解决了上述问题。
本发明实施例提供一种基于实时恒定功率的谷时段有序充电的方法，所述方法应用于电动汽车充电网系统，所述电动汽车充电网系统包括：控制中心和多个充电桩，所述控制中心分别与所述多个充电桩连接，所述方法包括：
步骤1：所述控制中心接收所述多个充电桩发送的电动汽车数据并储存，所述电动汽车数据包括：充电裕值、充电电量，所述充电裕值为最迟充电起始时刻约束值；
步骤2：所述控制中心根据常规负荷预测功率和所述充电电量，计算得到实时恒定功率，所述常规负荷功率为所述电动汽车充电网系统常规运行时的负荷功率，所述实时恒定功率为所述电动汽车在谷时段充电时，所述电动汽车充电网中负荷波动差达到预设值所对应的电动汽车充电时的实时负荷功率；
步骤3：在所述常规负荷预测功率小于所述实时恒定功率的情况下，所述控制中心根据所述常规负荷预测功率与所述实时恒定功率的差值，以及理论数量公式，计算得到第一数量，所述第一数量为理论上需要充电的电动汽车数量，所述理论数量公式为计算理论上需要充电的电动汽车数量的公式；
步骤4：所述控制中心根据所述充电裕值确定第二数量，所述第二数量为所述充电裕值小于等于1的电动汽车数量，所述充电裕值小于等于1表征所述电动汽车必须进行充电；
步骤5：在所述第一数量小于等于接入充电桩的电动汽车数量的情况下，所述控制中心对比所述第一数量与所述第二数量的大小；
步骤6：所述控制中心选定所述第一数量与所述第二数量中数量较大者为实际需要充电的电动汽车数量；
步骤7：所述控制中心向所述充电桩发送充电信号，以使得所述充电桩为所述实际需要充电的电动汽车进行充电；
步骤8：所述控制中心将正在充电的电动汽车的负荷功率计入所述常规负荷预测功率，形成新的常规负荷预测功率；
步骤9：在所述实际需要充电的电动汽车中任一一个完成充电的情况下，所述控制中心删除该电动汽车的数据，并返回步骤1。
可选地，所述控制中心根据常规负荷预测功率和所述充电电量，计算得到实时恒定功率，包括：
所述控制中心根据常规负荷预测功率和所述充电电量，通过实时恒定功率计算公式，计算得到所述实时恒定功率；
其中，所述实时恒定功率计算公式为：
Figure BDA0002352055730000031
该公式中：Pt av为t时段所述电动汽车充电网系统实时恒定功率；Pt forecast为t时段所述常规负荷预测功率；Rt为t时段接入充电桩的所述电动汽车的数量；Qi为所述充电电量；T为周期。
可选地，所述控制中心根据所述常规负荷预测功率与所述实时恒定功率的差值，以及理论数量公式，计算得到第一数量，包括：
所述控制中心计算所述常规负荷预测功率与所述实时恒定功率的差值，所述差值表征t时段所需求的电动汽车的充电负荷；
所述控制中心根据所述所需求的电动汽车的充电负荷和所述理论数量公式，计算得到第一数量；
其中，所述t时段所需求的电动汽车充电负荷：ΔPt的取值为：
ΔPt＝Pt av-Pt forecast
所述理论数量公式为：
Figure BDA0002352055730000032
该式中：Pi EV为电动汽车i的充电功率；
Figure BDA0002352055730000033
为向下取整符号；mt即为所述第一数量。
可选地，在所述控制中心接收所述多个充电桩发送的电动汽车数据并储存之前，所述方法还包括：
所述多个充电桩中任一充电桩检测所述电动汽车接入充电桩；
所述任一充电桩读取所述电动汽车的初始荷电状态、充电期望的荷电状态、所述充电功率、电池额定容量、接入充电桩时间和预计离开时间；
所述任一充电桩根据所述初始荷电状态、所述充电期望的荷电状态和所述电池额定容量，通过充电电量公式，计算得到所述充电电量，并将所述充电电量发送给所述控制中心；
所述任一充电桩根据所述充电功率、所述充电电量，通过所需充电时间公式，计算得到所述电动汽车充电时所需的充电时间；
所述任一充电桩根据所述充电时间、所述接入充电桩时间、所述预计离开时间，通过充电裕值公式，计算得到所述充电裕值；
其中，所述充电电量公式为：
Figure BDA0002352055730000041
该公式中：Qi为电动汽车i的充电电量；
Figure BDA0002352055730000042
为电动汽车i充电期望的荷电状态；SOCi，s为电动汽车i初始荷电状态；
Figure BDA0002352055730000043
为电动汽车i的电池额定容量；
所述所需充电时间公式为：
Figure BDA0002352055730000044
该公式中：Ti为电动汽车i所需充电时间；Pi EV电动汽车i充电功率；
所述充电裕值公式为：
Figure BDA0002352055730000045
该公式中：Wi为电动汽车i的充电裕值；ti，l为电动汽车i预计离开时间；ti，s为电动汽车i接入充电桩时间。
可选地，所述方法还需满足以下约束条件：
条件1：
Figure BDA0002352055730000046
该式中：SOCi，l为电动汽车i充电结束时的实际荷电状态；
条件2：
Pt≤Plimit
该式中：Pt为计及电动汽车充电功率的总负荷功率；Plimit为配电变压器最大允许功率；
条件3：电动汽车i的充电功率为恒定值；
条件4：电动汽车i的充电方式为不间断充电；
条件5：所述第二数量的电动汽车必须在最迟充电起始时刻之前进行充电。
可选地，在所述控制中心根据常规负荷功率和所述电动汽车数据，计算得到实时恒定功率之后，所述方法还包括：
在所述常规负荷预测功率不小于所述实时恒定功率的情况下，所述控制中心根据所述充电裕值确定所述第二数量；
所述控制中心选定所述第二数量为实际需要充电的电动汽车数量，并执行步骤7、8、9。
可选地，在所述控制中心将正在充电的电动汽车的负荷功率计入所述常规负荷预测功率，形成新的常规负荷预测功率之后，所述方法还包括：
在所述实际需要充电的电动汽车全部完成充电的情况下，所述控制中心删除所有电动汽车的数据，等待下一个谷时段。
本发明实施例还提供一种电动汽车充电网系统，所述电动汽车充电网系统包括：控制中心和多个充电桩，所述控制中心分别与所述多个充电桩连接，所述控制中心包括：接收数据模块、计算实时恒定功率模块、计算理论数量模块、确定裕值数量模块、对比数量模块、选定实际数量模块、发送充电信号模块、计入功率模块、删除数据模块；所述多个充电桩中任一充电桩包括：检测模块、读取数据模块、计算充电电量模块、计算所需充电时间模块、计算充电裕值模块；
所述接收数据模块，用于接收所述多个充电桩发送的电动汽车数据并储存，所述电动汽车数据包括：充电裕值、充电电量，所述充电裕值为最迟充电起始时刻约束值；
所述计算实时恒定功率模块，用于根据常规负荷预测功率和所述充电电量，计算得到实时恒定功率，所述常规负荷功率为所述电动汽车充电网系统常规运行时的负荷功率，所述实时恒定功率为所述电动汽车在谷时段充电时，所述电动汽车充电网中负荷波动差达到预设值所对应的电动汽车充电时的实时负荷功率；
所述计算理论数量模块，用于在所述常规负荷预测功率小于所述恒定功率的情况下，根据所述常规负荷预测功率与所述恒定功率的差值，以及理论数量公式，计算得到第一数量，所述第一数量为理论上需要充电的电动汽车数量，所述理论数量公式为计算理论上需要充电的电动汽车数量的公式；
所述确定裕值数量模块，用于根据所述充电裕值确定第二数量，所述第二数量为所述充电裕值小于等于1的电动汽车数量，所述充电裕值小于等于1表征所述电动汽车必须进行充电；
所述对比数量模块，用于在所述第一数量小于等于接入充电桩的电动汽车数量的情况下，对比所述第一数量与所述第二数量的大小；
所述选定实际数量模块，用于选定所述第一数量与所述第二数量中数量较大者为实际需要充电的电动汽车数量；
所述发送充电信号模块，用于向所述充电桩发送充电信号，以使得所述充电桩为所述实际需要充电的电动汽车进行充电；
所述计入功率模块，用于将正在充电的电动汽车的负荷功率计入所述常规负荷预测功率，形成新的常规负荷预测功率；
所述删除数据模块，用于在所述实际需要充电的电动汽车中任一一个完成充电的情况下，删除该电动汽车的数据，在删除该电动汽车的数据之后，所述接收数据模块重新接收所述电动汽车数据。
可选地，所述计算实时恒定功率模块具体用于：
根据常规负荷预测功率和所述充电电量，通过实时恒定功率计算公式，计算得到所述实时恒定功率；
其中，所述实时恒定功率计算公式为：
Figure BDA0002352055730000061
该公式中：Pt av为t时段所述电动汽车充电网系统实时恒定功率；Pt forecast为t时段所述常规负荷预测功率；Rt为t时段接入充电桩的所述电动汽车的数量；Qi为所述充电电量，T为周期。
可选地，所述计算理论数量模块包括：计算差值子模块、计算理论数量子模块；
所述计算差值子模块，用于计算所述常规负荷预测功率与所述恒定功率的差值，所述差值表征t时段所需求的电动汽车的充电负荷；
所述计算理论数量子模块，用于根据所述所需求的电动汽车的充电负荷和所述理论数量公式，计算得到第一数量；
其中，所述t时段所需求的电动汽车充电负荷：ΔPt的取值为：
ΔPt＝Pt av-Pt forecast
所述理论数量公式为：
Figure BDA0002352055730000071
该式中：Pi EV为电动汽车i的充电功率；
Figure BDA0002352055730000072
为向下取整符号；mt即为所述第一数量。
可选地，所述检测模块，用于检测所述电动汽车接入充电桩；
所述读取数据模块，用于读取所述电动汽车的初始荷电状态、充电期望的荷电状态、所述充电功率、电池额定容量、接入充电桩时间和预计离开时间；
所述计算充电电量模块，用于根据所述初始荷电状态、所述充电期望的荷电状态和所述电池额定容量，通过充电电量公式，计算得到所述充电电量，并将所述充电电量发送给所述控制中心；
所述计算所需充电时间模块，用于根据所述充电功率、所述充电电量，通过所需充电时间公式，计算得到所述电动汽车充电时所需的充电时间；
所述计算充电裕值模块，用于根据所述充电时间、所述接入充电桩时间、所述预计离开时间，通过充电裕值公式，计算得到所述充电裕值；
其中，所述充电电量公式为：
Figure BDA0002352055730000073
该公式中：Qi为电动汽车i的充电电量；
Figure BDA0002352055730000074
为电动汽车i充电期望的荷电状态；SOCi,s为电动汽车i初始荷电状态；
Figure BDA0002352055730000075
为电动汽车i的电池额定容量；
所述所需充电时间公式为：
Figure BDA0002352055730000076
该公式中：Ti为电动汽车i所需充电时间；Pi EV电动汽车i充电功率；
所述充电裕值公式为：
Figure BDA0002352055730000081
该公式中：Wi为电动汽车i的充电裕值；ti,l为电动汽车i预计离开时间；ti,s为电动汽车i接入充电桩时间。
可选地，所述系统还包括约束模块，所述约束模块用于实现以下约束条件：
条件1：
Figure BDA0002352055730000082
该式中：SOCi,l为电动汽车i充电结束时的实际荷电状态；
条件2：
Pt≤Plimit
该式中：Pt为计及电动汽车充电功率的总负荷功率；Plimit为配电变压器最大允许功率；
条件3：电动汽车i的充电功率为恒定值；
条件4：电动汽车i的充电方式为不间断充电；
条件5：所述第二数量的电动汽车必须在最迟充电起始时刻之前进行充电。
可选地，在所述控制中心根据常规负荷功率和所述电动汽车数据，计算得到实时恒定功率之后，所述确定裕值数量模块还用于，在所述常规负荷预测功率不小于所述恒定功率的情况下，根据所述充电裕值确定所述第二数量。
可选地，在所述控制中心将正在充电的电动汽车的负荷功率计入所述常规负荷预测功率，形成新的常规负荷预测功率之后，所述删除数据模块还用于，在所述实际需要充电的电动汽车全部完成充电的情况下，删除所有电动汽车的数据，等待下一个谷时段。
采用本发明提供的基于实时恒定功率的谷时段有序充电的方法，控制中心接收通过充电桩发送的电动汽车数据，之后根据常规负荷预测功率和充电电量，计算得到实时恒定功率，再根据实时恒定功率和常规负荷预测功率的情况，计算出理论上需要充电的电动汽车数量，根据充电裕值确定必须进行充电的电动汽车，比较两者的大小确定实际需要充电的电动汽车数量，控制中心向充电桩发送充电信号，以使得充电桩为实际需要充电的电动汽车进行充电；控制中心将正在充电的电动汽车的负荷功率计入常规负荷预测功率，形成新的常规负荷预测功率；在实际需要充电的电动汽车中任一一个完成充电的情况下，控制中心删除该电动汽车的数据，并重复上述步骤。本发明的方案，计算出实时恒定功率，该实时恒定功率为电动汽车在谷时段充电时，电动汽车充电网中负荷波动差达到预设值所对应的电动汽车充电时的实时负荷功率，实时的控制相应数量的电动汽车进行充电，使得电动汽车在谷时段充电的过程中，电动汽车充电网系统可以保持该实时恒定功率，即可极大的缩小电动汽车充电网系统峰谷差，从而减小整个系统的网损。
附图说明
图1为一种假设方案的负荷功率曲线示意图；
图2为本发明实施例一种基于实时恒定功率的谷时段有序充电的方法的流程图；
图3为本发明实施例某区域的电动汽车充电网系统的示意图；
图4为本发明实施例某区域典型日负荷功率曲线示意图；
图5为不同渗透率下的负荷功率曲线示意图；
图6为不同充电方法下负荷功率曲线对比示意图；
图7为本发明实施例一种基于实时恒定功率的谷时段有序充电的装置的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，并不用于限定本发明。
发明人发现，现阶段基于电动汽车充电的各种方案，均不能很好的解决电动汽车充电网系统的网损问题。
例如：利用峰谷分时电价引导电动汽车选择负荷谷时段充电的策略，该策略虽然利用谷时段充电策略可以在一定程度上降低峰时段电网供电压力，但是大规模电动汽车选择谷时段充电会出现新的尖峰，加剧负荷波动以及增加系统网损，不利于配电网安全经济运行。
还有一种充分利用谷时段充电的双序谷时段充电模式，但是会出现谷时段负荷峰谷差较大和负荷波动加剧的结果。而基于充电分时电价时段划分方法的有序充电控制策略，虽然达到了缩小电网负荷峰谷差的目的，不过该策略中谷时段利用率较低，导致谷时段负荷无明显增加。
另外，以电力系统总负荷峰谷差最小为目标，建立电动汽车两层优化充电模型，该方法提高了谷时段利用率，但是没有改善谷时段负荷波动情况。
种种方案本质上均不能很好的解决电动汽车充电网系统的网损问题。针对上述问题，发明人经过深入研究，从网损指标入手，深入研究网损与负荷波动差的关系，进而发明出本发明的技术方案。
首先分析网损指标，找出网损指标与负荷波动差的关系：
由于在相同的负荷峰谷差条件下，负荷波动不同也会造成系统网损不同。故选取负荷波动差作为网损分析指标，一个研究周期内的系统网损可表示为公式1：
Figure BDA0002352055730000101
该式中：Ploss为系统网损；T为一个周期，本发明实施例中取一天24小时；Pt base为t时刻系统基础负荷；N为系统节点(系统节点包括但不限于充电桩对应的节点，一个节点可以包括至少一个充电桩)总数；m、n均为系统节点；cosθ为功率因数；Rmn为线路mn的电阻；Um为节点m电压有效值。
在常规负荷给定的情况下，电动汽车接入电网充电会引起系统总负荷增长。假设系统无功补偿充足且功率因数一定，那么负荷节点电压不变。根据公式(1)，计及电动汽车充电时的系统网损相对于没有电动汽车充电时的原始系统网损的增量为公式2：
Figure BDA0002352055730000102
该式中ΔP增：为计及电动汽车充电时的系统网损相对于没有电动汽车充电时的原始系统网损的增量；Pt total为t时刻计及电动汽车充电时的系统总负荷。
本发明实施例将负荷波动差ΔS2的定义以公式3体现为：
Figure BDA0002352055730000111
由公式2和公式3推导可知，系统网损增量ΔP增由负荷波动差ΔS2决定。那么在有序的充电方法下，负荷波动差ΔS2越小，则系统网损增量ΔP增也就越小，由此就可以优化系统中的网络损耗。
例如：参照图1，示出了一种假设方案的负荷功率曲线示意图，图1中所示的包括：电动汽车充电网系统原始负荷功率曲线f0(t)、计及电动汽车充电时的系统负荷功率曲线变为f(t)、恒定功率直线Pav，假设在某种充电方案的引导下，使得计及电动汽车充电时的系统负荷功率曲线变为f(t)。假如存在一种恒定功率充电方案，使得谷时段负荷功率曲线变为平行于t轴的恒定功率直线Pav，那么根据用电量相同，则有公式4：
Figure BDA0002352055730000112
该式中：f(t)为某种充电方案下的系统总负荷功率曲线；Pav为恒定功率。
上述两种充电方案下的负荷波动差可表示为公式5：
Figure BDA0002352055730000113
对公式4两边同时平方，并根据柯西—施瓦茨不等式有公式6：
Figure BDA0002352055730000114
由式公式5和公式6可得：ΔS2≥0，当且仅当f(t)＝Pav时等号成立。表明了当系统负荷功率曲线为一恒定功率的水平直线时，系统负荷的波动最小，那么系统负荷的网损最小。所以，在谷时段采用恒功率充电方案安排电动汽车有序充电，可以尽可能平抑负荷波动。
参照图2，示出了本发明实施例一种基于实时恒定功率的谷时段有序充电的方法的流程图，该方法应用于电动汽车充电网系统，电动汽车充电网系统包括：控制中心和多个充电桩，控制中心分别与多个充电桩连接，基于实时恒定功率的谷时段有序充电的方法包括：
步骤101：控制中心接收多个充电桩发送的电动汽车数据并储存，电动汽车数据包括：充电裕值、充电电量，充电裕值为最迟充电起始时刻约束值。
本发明实施例中，电动汽车充电网系统包括：控制中心和多个充电桩。当然，一般情况下，为电动汽车进行充电的电动汽车充电网系统即为常规配电网系统，常规配电网中一台变压器可以为多个充电桩提供电源，可以理解的是，一台变压器所带的所有负荷的总功率需要小于变压器的最大允许功率，否则会危及变压器的运行。控制中心与所有充电桩均连接，两者之间可以进行数据交互。
在电动汽车接入充电桩的情况下，充电桩会将电动汽车数据发送给控制中心，控制中心会接收多个充电桩发送的电动汽车数据并储存，电动汽车数据包括：充电裕值、充电电量，其中，充电裕值为最迟充电起始时刻约束值，具体解释在下文对应处，先不做赘述。
可选地，在控制中心接收电动汽车数据并储存之前，充电桩需要执行以下步骤：
步骤s1：多个充电桩中任一充电桩检测电动汽车接入充电桩；
步骤s2：任一充电桩读取电动汽车的初始荷电状态、充电期望的荷电状态、充电功率、电池额定容量、接入充电桩时间和预计离开时间；
步骤s3：任一充电桩根据初始荷电状态、充电期望的荷电状态和电池额定容量，通过充电电量公式，计算得到充电电量，并将充电电量发送给控制中心；
本发明实施例中，只要充电桩自动检测有电动汽车接入充电桩，充电桩就会读取电动汽车的初始荷电状态、充电期望的荷电状态、充电功率、电池额定容量、接入充电桩时间和预计离开时间，读取到这些数据后，充电桩根据初始荷电状态、充电期望的荷电状态和电池额定容量，通过充电电量公式，计算得到充电电量，并将充电电量发送给控制中心。这其中，初始荷电状态为电动汽车接入充电桩时剩余的电池电量；充电期望的荷电状态为用户期望电动汽车的电池电量被充电到多少，一般情况下，用户充电期望的荷电状态是100％的电池电量；电池额定容量即为电动汽车上电池的额定容量。
本发明实施例的充电电量公式为：
Figure BDA0002352055730000121
该公式中：Qi为电动汽车i的充电电量；
Figure BDA0002352055730000122
为电动汽车i充电期望的荷电状态；SOCi,s为电动汽车i初始荷电状态；
Figure BDA0002352055730000123
为电动汽车i的电池额定容量；计算出充电电量后，充电桩会将该数据发送给控制中心。
步骤s4：任一充电桩根据充电功率、充电电量，通过所需充电时间公式，计算得到电动汽车充电时所需的充电时间；
本发明实施例中，充电桩将充电电量发送给控制中心的同时，还根据充电功率、充电电量，通过所需充电时间公式，计算得到电动汽车充电时所需的充电时间。这其中，充电功率即为电动汽车的电池的充电功率，该值是一个固定的值，由电池的特性决定。
本发明实施例的所需充电时间公式为：
Figure BDA0002352055730000131
该公式中：Ti为电动汽车i所需充电时间；Pi EV电动汽车i充电功率。
步骤s5：任一充电桩根据充电时间、接入充电桩时间、预计离开时间，通过充电裕值公式，计算得到充电裕值；
本发明实施例中，充电桩计算出充电时间后，根据充电时间、接入充电桩时间、预计离开时间，通过充电裕值公式，计算得到充电裕值，并将该充电裕值发送给控制中心。这其中，接入充电桩时间即为电动汽车接入充电桩的时间点，预计离开时间为用户自行设定的预计离开时间点，例如：用户在晚上23：00接入充电桩，在第二日凌晨6：00需要使用电动汽车，那么接入充电桩的时间点为23：00，预计离开时间点为6：00；充电裕值为最迟充电起始时刻约束值，具体是指：该电动汽车必须在某个时间点之前开始充电，否则该电动汽车在离开时间点时达不到用户期望的荷电状态；例如：用户的电动汽车初始荷电状态为电池电量的6％，期望的荷电状态为80％，从充电桩从6％充电到80％的充电时间为6个小时，那么充电桩必须在0：00开始对电动汽车充电才可以满足上述需求。
本发明实施例中定义：接入充电桩时间到预计离开时间的时间段中，充电桩为电动汽车充电不能满足电动汽车离开时的实际荷电状态达到期望的荷电状态的电动汽车的充电裕值小于1；定义：接入充电桩时间到预计离开时间的时间段中，充电桩为电动汽车充电刚好满足电动汽车离开时的实际荷电状态达到期望的荷电状态的电动汽车的充电裕值等于1；定义：接入充电桩时间到预计离开时间的时间段中，充电桩为电动汽车充电达到期望的荷电状态的时间早于预计离开时间的电动汽车的充电裕值大于1。
本发明实施例的充电裕值公式为：
Figure BDA0002352055730000141
该公式中：Wi为电动汽车i的充电裕值；ti,l为电动汽车i预计离开时间；ti,s为电动汽车i接入充电桩时间。
充电桩计算完上述数据之后，均发送给控制中心，由控制中心继续进行后续操作。
步骤102：控制中心根据常规负荷预测功率和充电电量，计算得到实时恒定功率，常规负荷功率为电动汽车充电网系统常规运行时的负荷功率，实时恒定功率为电动汽车在谷时段充电时，电动汽车充电网中负荷波动差达到预设值所对应的电动汽车充电时的实时负荷功率。
本发明实施例中，控制中心根据常规负荷预测功率和充电电量，计算得到实时恒定功率，其中，常规负荷功率为电动汽车充电网系统常规运行时的负荷功率，一般是指电动汽车充电网系统没有为电动汽车进行充电时的负荷功率，此时电动汽车充电网系统只为用户常规用电设备，例如：各种家用电器等提供电源，因此该常规负荷功率基本不会有大的变动，较为固定。
可选地，步骤102具体包括：
控制中心根据常规负荷预测功率和充电电量，通过实时恒定功率计算公式，计算得到实时恒定功率。其中，实时恒定功率计算公式为：
Figure BDA0002352055730000142
该公式中：Pt av为t时段电动汽车充电网系统实时恒定功率；Pt forecast为t时段常规负荷预测功率；Rt为t时段接入充电桩的电动汽车的数量；Qi为充电电量；T为周期，本发明实施例中一个周期为24小时，假若选半小时为一个时段，那么一个周期就有48个时段。
步骤103：在常规负荷预测功率小于恒定功率的情况下，控制中心根据常规负荷预测功率与恒定功率的差值，以及理论数量公式，计算得到第一数量，第一数量为理论上需要充电的电动汽车数量，理论数量公式为计算理论上需要充电的电动汽车数量的公式。
本发明实施例中，在控制中心计算出实时恒定功率后，在常规负荷预测功率小于实时恒定功率的情况下，控制中心根据常规负荷预测功率与恒定功率的差值，以及理论数量公式，计算得到第一数量，第一数量为理论上需要充电的电动汽车数量，理论数量公式为计算理论上需要充电的电动汽车数量的公式。
具体的，控制中心计算常规负荷预测功率与实时恒定功率的差值，该差值表征t时段所需求的电动汽车的充电负荷；t时段所需求的电动汽车充电负荷：ΔPt的取值为：
ΔPt＝Pt av-Pt forecast
控制中心再根据所需求的电动汽车的充电负荷和理论数量公式，计算得到第一数量；理论数量公式为：
Figure BDA0002352055730000151
该式中：Pi EV为电动汽车i的充电功率；
Figure BDA0002352055730000152
为向下取整符号；mt即为第一数量。
步骤104：控制中心根据充电裕值确定第二数量，第二数量为充电裕值小于等于1的电动汽车数量，充电裕值小于等于1表征电动汽车必须进行充电。
本发明实施例中，控制中心计算出理论上需要充电的电动汽车数量后，还需要根据充电裕值确定第二数量，第二数量为充电裕值小于等于1的电动汽车数量，根据前文所述，充电裕值小于等于1的电动汽车是必须立刻开始充电的，否则电动汽车在预计离开的时间到达时不能满足期望的荷电状态。
步骤105：在第一数量小于等于接入充电桩的电动汽车数量的情况下，控制中心对比第一数量与第二数量的大小。
本发明实施例中，在控制中心计算完第二数量之后，在第一数量小于等于接入充电桩的电动汽车数量的情况下，即，理论上需要充电的电动汽车数量小于等于接入充电桩的电动汽车数量的情况下，对比第一数量与第二数量的大小，即，对比理论上需要充电的电动汽车数量与充电裕值小于等于1的电动汽车数量的大小。
步骤106：控制中心选定第一数量与第二数量中数量较大者为实际需要充电的电动汽车数量。
本发明实施例中，控制中心对比理论上需要充电的电动汽车数量与充电裕值小于等于1的电动汽车数量的大小，选定理论上需要充电的电动汽车数量与充电裕值小于等于1的电动汽车数量为实际需要充电的电动汽车数量。这是因为理论上需要充电的电动汽车数量只是根据根据常规负荷预测功率和实时恒定功率计算得来，计算过程中不牵扯到电动汽车的充电裕值，所以不能保证需要充电的电动汽车数量一定大于充电裕值小于等于1的电动汽车数量，而为了保证充电裕值小于等于1的电动汽车均能充上电，所以在充电裕值小于等于1的电动汽车数量较大时，必须安排全部的充电裕值小于等于1的电动汽车进行充电，即使这会影响到整个系统，但也是非常时期的非常选择。
而若是充电的电动汽车数量大于充电裕值小于等于1的电动汽车数量，则实际需要充电的电动汽车数量就为理论上需要充电的电动汽车数量。需要说明的是，本发明实施例中，控制中心会以充电裕值的升序来排列待充电的电动汽车，充电裕值越小的，排列越靠前，这样就可以保证实际需要充电的电动汽车数量为理论上需要充电的电动汽车数量时，所有充电裕值小于等于1的电动汽车均可以进行充电。
步骤107：控制中心向充电桩发送充电信号，以使得充电桩为实际需要充电的电动汽车进行充电。
本发明实施例中，在控制中心选定实际需要充电的电动汽车数量之后，即刻向充电桩发送充电信号，以使得充电桩为实际需要充电的电动汽车进行充电。
步骤108：控制中心将正在充电的电动汽车的负荷功率计入常规负荷预测功率，形成新的常规负荷预测功率。
本发明实施例中，在充电桩为实际需要充电的电动汽车进行充电的同时，控制中心将正在充电的电动汽车的负荷功率计入常规负荷预测功率，形成新的常规负荷预测功率。之所以这样做，是因为此刻开始，电动汽车进入充电状态，常规负荷预测功率就变高了，不再和电动汽车未进入充电状态之前一样，控制中心需要将正在充电的电动汽车的负荷功率临时计入常规负荷预测功率，形成一个新的常规负荷预测功率，以供下一时段重新计算实时恒定功率使用，假若下一时段控制中心依然使用原始的常规负荷预测功率，那么计算出来的实时恒定功率与电动汽车未进入充电状态之前一样，那么理论上需要充电的电动汽车数量，这显然是不符合实际情况的。需要说明的是，在谷时段开始到结束的整个时间段中，除第一次计算实时恒定功率使用的是原始的常规负荷预测功率之外，后续的计算过程中，所谓的常规负荷预测功率均是将正在充电的电动汽车的负荷功率计入常规负荷预测功率形成新的常规负荷预测功率。当然，可以理解的是，在第二天的新的谷时段开始时，第一次计算实时恒定功率使用的依然是原始的常规负荷预测功率。
步骤109：在实际需要充电的电动汽车中任一一个完成充电的情况下，控制中心删除该电动汽车的数据，并返回步骤101。
本发明实施例中，在实际需要充电的电动汽车中任一一个完成充电的情况下，控制中心即刻删除该电动汽车的数据，并重新返回步骤101，该种情况不考虑时间段的问题，即，假若某一个电动汽车因为各种原因，在半个小时内就完成了充电，那么控制中心即刻删除该电动汽车的数据，并重新返回步骤101，假若半个小时内，并没有任何一个电动汽车完成充电，那么控制中心依然会重新执行101，再次计算实时恒定功率，并再次计算出理论上需要充电的电动汽车数量，假若此次计算实时恒定功率小于新的常规负荷预测功率，那么理论上需要充电的电动汽车数量就为0，假若此次计算实时恒定功率依然大于新的常规负荷预测功率，那么后续按照步骤3以及之后的步骤执行本发明的方法。
可选地，上述步骤中，在控制中心根据常规负荷功率和电动汽车数据，计算得到实时恒定功率之后，还有另一种情况：
在常规负荷预测功率不小于实时恒定功率的情况下，控制中心根据充电裕值确定第二数量；
控制中心选定第二数量为实际需要充电的电动汽车数量，并执行步骤107、108、109。
假若进入谷时段第一次计算出实时恒定功率小于常规负荷预测功率的情况，或者是后续任何过程中，出现实时恒定功率小于常规负荷预测功率的情况，那么控制中心直接选定充电裕值小于等于1的电动汽车数量为实际需要充电的电动汽车数量，原因前文已述，在此不做赘述。
可选地，在控制中心将正在充电的电动汽车的负荷功率计入常规负荷预测功率，形成新的常规负荷预测功率之后，假若在实际需要充电的电动汽车全部完成充电的情况下，即，充电桩上没有连接电动汽车的情况下，控制中心删除所有电动汽车的数据，等待下一个谷时段。
可选地，本发明实施例的方法还需满足以下约束条件：
条件1：
Figure BDA0002352055730000181
该式中：SOCi,l为电动汽车i充电结束时的实际荷电状态；即，电动汽车i充电结束时的实际荷电状态必须大于等于充电期望的荷电状态，并且小于等于1(相当于电动汽车电池电量100％)。
条件2：
Pt≤Plimit
该式中：Pt为计及电动汽车充电功率的总负荷功率；Plimit为配电变压器最大允许功率；即，在电动汽车充电网系统为电动汽车进行充电时，整个系统的总负荷功率(包括用户常规用电设备等)要小于等于配电变电器的最大允许功率。
条件3：电动汽车i的充电功率为恒定值；
条件4：电动汽车i的充电方式为不间断充电；这是为了保证电动汽车的电池的使用寿命。
条件5：第二数量的电动汽车必须在最迟充电起始时刻之前进行充电；即，充电裕值小于等于1的电动汽车必须在最迟充电起始时刻之前进行充电。
本发明实施例以系统负荷波动差最小为目标，最终优化函数为：
Figure BDA0002352055730000191
该式中，wt为t时段实际安排电动汽车充电的数量。
基于以上所述的方法，就可以实现电动汽车充电网系统负荷波动差最小，整个系统的网损最小。
以下，以某区域的实际负荷功率为例，进行了仿真测试，并与目前最优的双序谷时段充电方法进行对比分析。其中，仿真平台选择MATLAB R2018a，测试采用IEEE 33节点配电网系统，参照图3，示出了本发明实施例某区域的电动汽车充电网系统的示意图，电动汽车充电节点为14节点、16节点和30节点，一个节点包括至少一个充电桩。该研究区域典型日负荷功率曲线如图4所示。
仿真参数设置如下：
1、该区域共有1000辆私家车，电动汽车渗透率依次选取10％、20％、30％，假设充电桩数量充足，配变最大容量为1650kVA。
2、电动汽车电池额定容量
Figure BDA0002352055730000192
额定充电功率Pi EV均为8kW。
3、接入充电桩的电动汽车初始SOCi,s服从U(0.1，0.5)，为简化计算，设用户充电期望
Figure BDA0002352055730000193
预计离开时间ti，l＝08:00。
4、电动汽车充电行为参考目前已有方法，认为电动汽车最后返程之后立即接入充电桩等待充电安排，通过蒙特卡洛法模拟车辆最后返回时刻服从N(18，42)。
本发明实施例的有序充电方法，电动汽车渗透率分别选用10％、20％、30％的情况，仿真得到的不同渗透率下的负荷功率曲线如图5所示。其中，横轴表示时间，一天的0点到24点；纵轴表示负荷功率。
由此可知：采用本发明的方法得到的谷时段负荷功率随着电动汽车渗透率的增加而增大，但是，不同渗透率下的谷时段负荷功率曲线几乎为一条平滑直线，其负荷功率值仅表现为小幅度波动，没有出现新的负荷功率尖峰，从而保证了电动汽车充电网系统运行的稳定性。
针对电动汽车渗透率为30％的情况，将目前的无序充电方法、双序谷时段充电方法以及本发明所提充电方法三种情况分别进行仿真，得到的负荷功率曲线对比情况如图6所示。横轴表示时间，一天的0点到24点；纵轴表示负荷功率。
由此可知：无序充电下的电动汽车充电负荷功率与原始负荷功率在16:00-20:00峰时段相互叠加，而负荷低谷期充电负荷较少，导致负荷功率峰谷差增大，负荷波动加剧。采用双序谷时段方法虽然将电动汽车充电负荷从峰时段转移到了谷时段，但在23:00和次日08:00附近谷时段出现了两个新的功率尖峰，不利于电动汽车充电网系统经济的运行。而在本发明充电方法的有序充电引导下，不仅能够实现负荷功率移峰填谷，还能很好的平抑负荷波动，电动汽车充电网系统经济性最高，优化效果最为理想。
为了更加准确地说明本发明的方法的优化效果，对于电动汽车渗透率为30％的情况，不同充电方法下的负荷功率指标水平数据如下表所示：
Figure BDA0002352055730000201
由表可知：无序充电加大了电动汽车充电网系统的峰荷值，超过了配电变压器最大允许容量，并增大了电动汽车充电网系统负荷峰谷差，由原始的1251.6kW增大到1472.9kW，负荷波动差和电动汽车充电网系统网损也比其他两种策略大，不利于配电网经济运行。采用双序谷时段充电方法，虽然负荷峰谷差从原始值降至1060.4kW，减小了15.27％，负荷波动差也较无序充电减少了42.77％，但是该方法在谷时段起始时刻和结束时刻均出现了负荷骤增的情形，形成了新的尖峰，谷时段峰谷差增大，影响了电动汽车充电网系统的安全经济性。而采用本发明的方法，电动汽车充电网系统负荷峰谷差降至795.2kW，较原始值减小了36.46％，减小的幅度最大。得到的负荷波动差在三种充电方案中为最小，相应地电动汽车充电网系统网损增量也为最小，所以在优化电动汽车充电网系统网损方面效果最佳。可见，本发明的方法有效抑制了电动汽车充电网系统负荷波动，达到了缩小电动汽车充电网系统峰谷差和降低网损的目标。
参照图7，示出了本发明实施例一种基于实时恒定功率的谷时段有序充电的装置的示意图，该电动汽车充电网系统包括：控制中心和多个充电桩，控制中心分别与多个充电桩连接，控制中心包括：接收数据模块、计算实时恒定功率模块、计算理论数量模块、确定裕值数量模块、对比数量模块、选定实际数量模块、发送充电信号模块、计入功率模块、删除数据模块；多个充电桩中任一充电桩包括：检测模块、读取数据模块、计算充电电量模块、计算所需充电时间模块、计算充电裕值模块；
接收数据模块，用于接收多个充电桩发送的电动汽车数据并储存，电动汽车数据包括：充电裕值、充电电量，充电裕值为最迟充电起始时刻约束值；
计算实时恒定功率模块，用于根据常规负荷预测功率和充电电量，计算得到实时恒定功率，常规负荷功率为电动汽车充电网系统常规运行时的负荷功率，实时恒定功率为电动汽车在谷时段充电时，电动汽车充电网中负荷波动差达到预设值所对应的电动汽车充电时的实时负荷功率；
计算理论数量模块，用于在常规负荷预测功率小于恒定功率的情况下，根据常规负荷预测功率与恒定功率的差值，以及理论数量公式，计算得到第一数量，第一数量为理论上需要充电的电动汽车数量，理论数量公式为计算理论上需要充电的电动汽车数量的公式；
确定裕值数量模块，用于根据充电裕值确定第二数量，第二数量为充电裕值小于等于1的电动汽车数量，充电裕值小于等于1表征电动汽车必须进行充电；
对比数量模块，用于在第一数量小于等于接入充电桩的电动汽车数量的情况下，对比第一数量与第二数量的大小；
选定实际数量模块，用于选定第一数量与第二数量中数量较大者为实际需要充电的电动汽车数量；
发送充电信号模块，用于向充电桩发送充电信号，以使得充电桩为实际需要充电的电动汽车进行充电；
计入功率模块，用于将正在充电的电动汽车的负荷功率计入常规负荷预测功率，形成新的常规负荷预测功率；
删除数据模块，用于在实际需要充电的电动汽车中任一一个完成充电的情况下，删除该电动汽车的数据，在删除该电动汽车的数据之后，接收数据模块重新接收电动汽车数据。
可选地，计算实时恒定功率模块具体用于：
根据常规负荷预测功率和充电电量，通过实时恒定功率计算公式，计算得到实时恒定功率；
其中，实时恒定功率计算公式为：
Figure BDA0002352055730000221
该公式中：Pt av为t时段电动汽车充电网系统实时恒定功率；Pt forecast为t时段常规负荷预测功率；Rt为t时段接入充电桩的电动汽车的数量；Qi为充电电量，T为周期。
可选地，计算理论数量模块包括：计算差值子模块、计算理论数量子模块；
计算差值子模块，用于计算常规负荷预测功率与恒定功率的差值，差值表征t时段所需求的电动汽车的充电负荷；
计算理论数量子模块，用于根据所需求的电动汽车的充电负荷和理论数量公式，计算得到第一数量；
其中，t时段所需求的电动汽车充电负荷：ΔPt的取值为：
ΔPt＝Pt av-Pt forecast
理论数量公式为：
Figure BDA0002352055730000231
该式中：Pi EV为电动汽车i的充电功率；
Figure BDA0002352055730000232
为向下取整符号；mt即为第一数量。
可选地，检测模块，用于检测电动汽车接入充电桩；
读取数据模块，用于读取电动汽车的初始荷电状态、充电期望的荷电状态、充电功率、电池额定容量、接入充电桩时间和预计离开时间；
计算充电电量模块，用于根据初始荷电状态、充电期望的荷电状态和电池额定容量，通过充电电量公式，计算得到充电电量，并将充电电量发送给控制中心；
计算所需充电时间模块，用于根据充电功率、充电电量，通过所需充电时间公式，计算得到电动汽车充电时所需的充电时间；
计算充电裕值模块，用于根据充电时间、接入充电桩时间、预计离开时间，通过充电裕值公式，计算得到充电裕值；
其中，充电电量公式为：
Figure BDA0002352055730000233
该公式中：Qi为电动汽车i的充电电量；
Figure BDA0002352055730000234
为电动汽车i充电期望的荷电状态；SOCi，s为电动汽车i初始荷电状态；
Figure BDA0002352055730000235
为电动汽车i的电池额定容量；
所需充电时间公式为：
Figure BDA0002352055730000236
该公式中：Ti为电动汽车i所需充电时间；Pi EV电动汽车i充电功率；
充电裕值公式为：
Figure BDA0002352055730000237
该公式中：Wi为电动汽车i的充电裕值；ti，l为电动汽车i预计离开时间；ti，s为电动汽车i接入充电桩时间。
可选地，系统还包括约束模块，约束模块用于实现以下约束条件：
条件1：
Figure BDA0002352055730000241
该式中：SOCi，l为电动汽车i充电结束时的实际荷电状态；
条件2：
Pt≤Plimit
该式中：Pt为计及电动汽车充电功率的总负荷功率；Plimit为配电变压器最大允许功率；
条件3：电动汽车i的充电功率为恒定值；
条件4：电动汽车i的充电方式为不间断充电；
条件5：第二数量的电动汽车必须在最迟充电起始时刻之前进行充电。
可选地，在控制中心根据常规负荷功率和电动汽车数据，计算得到实时恒定功率之后，确定裕值数量模块还用于，在常规负荷预测功率不小于恒定功率的情况下，根据充电裕值确定第二数量。
可选地，在控制中心将正在充电的电动汽车的负荷功率计入常规负荷预测功率，形成新的常规负荷预测功率之后，删除数据模块还用于，在实际需要充电的电动汽车全部完成充电的情况下，删除所有电动汽车的数据，等待下一个谷时段。
通过上述实施例，本发明控制中心接收通过充电桩发送的电动汽车数据，之后根据常规负荷预测功率和充电电量，计算得到实时恒定功率，再根据实时恒定功率和常规负荷预测功率的情况，计算出理论上需要充电的电动汽车数量，根据充电裕值确定必须进行充电的电动汽车，比较两者的大小确定实际需要充电的电动汽车数量，控制中心向充电桩发送充电信号，以使得充电桩为实际需要充电的电动汽车进行充电；控制中心将正在充电的电动汽车的负荷功率计入常规负荷预测功率，形成新的常规负荷预测功率；在实际需要充电的电动汽车中任一一个完成充电的情况下，控制中心删除该电动汽车的数据，并重复上述步骤。本发明的方案，计算出实时恒定功率，该实时恒定功率为电动汽车在谷时段充电时，电动汽车充电网中负荷波动差达到预设值所对应的电动汽车充电时的实时负荷功率，实时的控制相应数量的电动汽车进行充电，使得电动汽车在谷时段充电的过程中，电动汽车充电网系统可以保持该实时恒定功率，即可极大的缩小电动汽车充电网系统峰谷差，从而减小整个系统的网损。
本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于实时恒定功率的谷时段有序充电的方法，其特征在于，所述方法应用于电动汽车充电网系统，所述电动汽车充电网系统包括：控制中心和多个充电桩，所述控制中心分别与所述多个充电桩连接，所述方法包括：
步骤1：所述控制中心接收所述多个充电桩发送的电动汽车数据并储存，所述电动汽车数据包括：充电裕值、充电电量，所述充电裕值为最迟充电起始时刻约束值；
步骤2：所述控制中心根据常规负荷预测功率和所述充电电量，计算得到实时恒定功率，所述常规负荷功率为所述电动汽车充电网系统常规运行时的负荷功率，所述实时恒定功率为所述电动汽车在谷时段充电时，所述电动汽车充电网中负荷波动差达到预设值所对应的电动汽车充电时的实时负荷功率；
步骤3：在所述常规负荷预测功率小于所述实时恒定功率的情况下，所述控制中心根据所述常规负荷预测功率与所述实时恒定功率的差值，以及理论数量公式，计算得到第一数量，所述第一数量为理论上需要充电的电动汽车数量，所述理论数量公式为计算理论上需要充电的电动汽车数量的公式；
步骤4：所述控制中心根据所述充电裕值确定第二数量，所述第二数量为所述充电裕值小于等于1的电动汽车数量，所述充电裕值小于等于1表征所述电动汽车必须进行充电；
步骤5：在所述第一数量小于等于接入充电桩的电动汽车数量的情况下，所述控制中心对比所述第一数量与所述第二数量的大小；
步骤6：所述控制中心选定所述第一数量与所述第二数量中数量较大者为实际需要充电的电动汽车数量；
步骤7：所述控制中心向所述充电桩发送充电信号，以使得所述充电桩为所述实际需要充电的电动汽车进行充电；
步骤8：所述控制中心将正在充电的电动汽车的负荷功率计入所述常规负荷预测功率，形成新的常规负荷预测功率；
步骤9：在所述实际需要充电的电动汽车中任一一个完成充电的情况下，所述控制中心删除该电动汽车的数据，并返回步骤1。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制中心根据常规负荷预测功率和所述充电电量，计算得到实时恒定功率，包括：
所述控制中心根据常规负荷预测功率和所述充电电量，通过实时恒定功率计算公式，计算得到所述实时恒定功率；
其中，所述实时恒定功率计算公式为：
Figure FDA0003011658450000021
该公式中：Pt av为t时段所述电动汽车充电网系统实时恒定功率；Pt forecast为t时段所述常规负荷预测功率；Rt为t时段接入充电桩的所述电动汽车的数量；Qi为所述充电电量；T为周期。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制中心根据所述常规负荷预测功率与所述实时恒定功率的差值，以及理论数量公式，计算得到第一数量，包括：
所述控制中心计算所述常规负荷预测功率与所述实时恒定功率的差值，所述差值表征t时段所需求的电动汽车的充电负荷；
所述控制中心根据所述所需求的电动汽车的充电负荷和所述理论数量公式，计算得到第一数量；
其中，所述t时段所需求的电动汽车充电负荷：△Pt的取值为：
△Pt＝Pt av-Pt forecast
所述理论数量公式为：
Figure FDA0003011658450000022
该式中：Pi EV为电动汽车i的充电功率；
Figure FDA0003011658450000023
为向下取整符号；mt即为所述第一数量。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述控制中心接收所述多个充电桩发送的电动汽车数据并储存之前，所述方法还包括：
所述多个充电桩中任一充电桩检测所述电动汽车接入充电桩；
所述任一充电桩读取所述电动汽车的初始荷电状态、充电期望的荷电状态、所述充电功率、电池额定容量、接入充电桩时间和预计离开时间；
所述任一充电桩根据所述初始荷电状态、所述充电期望的荷电状态和所述电池额定容量，通过充电电量公式，计算得到所述充电电量，并将所述充电电量发送给所述控制中心；
所述任一充电桩根据所述充电功率、所述充电电量，通过所需充电时间公式，计算得到所述电动汽车充电时所需的充电时间；
所述任一充电桩根据所述充电时间、所述接入充电桩时间、所述预计离开时间，通过充电裕值公式，计算得到所述充电裕值；
其中，所述充电电量公式为：
Figure FDA0003011658450000031
该公式中：Qi为电动汽车i的充电电量；
Figure FDA0003011658450000032
为电动汽车i充电期望的荷电状态；SOCi,s为电动汽车i初始荷电状态；
Figure FDA0003011658450000033
为电动汽车i的电池额定容量；
所述所需充电时间公式为：
Figure FDA0003011658450000034
该公式中：Ti为电动汽车i所需充电时间；Pi EV电动汽车i充电功率；
所述充电裕值公式为：
Figure FDA0003011658450000035
该公式中：Wi为电动汽车i的充电裕值；ti,l为电动汽车i预计离开时间；ti,s为电动汽车i接入充电桩时间。
5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述方法还需满足以下约束条件：
条件1：
Pt≤Plimit
该式中：Pt为计及电动汽车充电功率的总负荷功率；Plimit为配电变压器最大允许功率；
条件2：电动汽车i的充电功率为恒定值；
条件3：电动汽车i的充电方式为不间断充电；
条件4：所述第二数量的电动汽车必须立刻进行充电。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述控制中心根据常规负荷功率和所述电动汽车数据，计算得到实时恒定功率之后，所述方法还包括：
在所述常规负荷预测功率不小于所述实时恒定功率的情况下，所述控制中心根据所述充电裕值确定所述第二数量；
所述控制中心选定所述第二数量为实际需要充电的电动汽车数量，并执行步骤7、8、9。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述控制中心将正在充电的电动汽车的负荷功率计入所述常规负荷预测功率，形成新的常规负荷预测功率之后，所述方法还包括：
在所述实际需要充电的电动汽车全部完成充电的情况下，所述控制中心删除所有电动汽车的数据，等待下一个谷时段。
8.一种电动汽车充电网系统，其特征在于，所述电动汽车充电网系统包括：控制中心和多个充电桩，所述控制中心分别与所述多个充电桩连接，所述控制中心包括：接收数据模块、计算实时恒定功率模块、计算理论数量模块、确定裕值数量模块、对比数量模块、选定实际数量模块、发送充电信号模块、计入功率模块、删除数据模块；
接收数据模块，用于接收所述多个充电桩发送的电动汽车数据并储存，所述电动汽车数据包括：充电裕值、充电电量，所述充电裕值为最迟充电起始时刻约束值；
计算实时恒定功率模块，用于根据常规负荷预测功率和所述充电电量，计算得到实时恒定功率，所述常规负荷功率为所述电动汽车充电网系统常规运行时的负荷功率，所述实时恒定功率为所述电动汽车在谷时段充电时，所述电动汽车充电网中负荷波动差达到预设值所对应的电动汽车充电时的实时负荷功率；
计算理论数量模块，用于在所述常规负荷预测功率小于所述实时恒定功率的情况下，根据所述常规负荷预测功率与所述实时恒定功率的差值，以及理论数量公式，计算得到第一数量，所述第一数量为理论上需要充电的电动汽车数量，所述理论数量公式为计算理论上需要充电的电动汽车数量的公式；
确定裕值数量模块，用于根据所述充电裕值确定第二数量，所述第二数量为所述充电裕值小于等于1的电动汽车数量，所述充电裕值小于等于1表征所述电动汽车必须进行充电；
对比数量模块，用于在所述第一数量小于等于接入充电桩的电动汽车数量的情况下，对比所述第一数量与所述第二数量的大小；
选定实际数量模块，用于选定所述第一数量与所述第二数量中数量较大者为实际需要充电的电动汽车数量；
发送充电信号模块，用于向所述充电桩发送充电信号，以使得所述充电桩为所述实际需要充电的电动汽车进行充电；
计入功率模块，用于将正在充电的电动汽车的负荷功率计入所述常规负荷预测功率，形成新的常规负荷预测功率；
删除数据模块，用于在所述实际需要充电的电动汽车中任一一个完成充电的情况下，删除该电动汽车的数据，在删除该电动汽车的数据之后，所述接收数据模块重新接收所述电动汽车数据。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述计算实时恒定功率模块具体用于：
根据常规负荷预测功率和所述充电电量，通过实时恒定功率计算公式，计算得到所述实时恒定功率；
其中，所述实时恒定功率计算公式为：
Figure FDA0003011658450000051
该公式中：Pt av为t时段所述电动汽车充电网系统实时恒定功率；Pt forecast为t时段所述常规负荷预测功率；Rt为t时段接入充电桩的所述电动汽车的数量；Qi为所述充电电量；T为周期。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述计算理论数量模块包括：计算差值子模块、计算理论数量子模块；
所述计算差值子模块，用于计算所述常规负荷预测功率与所述实时恒定功率的差值，所述差值表征t时段所需求的电动汽车的充电负荷；
所述计算理论数量子模块，用于根据所述所需求的电动汽车的充电负荷和所述理论数量公式，计算得到第一数量；
其中，所述t时段所需求的电动汽车充电负荷：△Pt的取值为：
△Pt＝Pt av-Pt forecast
所述理论数量公式为：
Figure FDA0003011658450000061
该式中：Pi EV为电动汽车i的充电功率；
Figure FDA0003011658450000062
为向下取整符号；mt即为所述第一数量。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113859028A (zh) * 2021-09-30 2021-12-31 展宝有限公司 一种具有智能电网输入的电动车充电系统及实现方法
CN113972678A (zh) * 2021-11-15 2022-01-25 国网江苏省电力有限公司常州供电分公司 商务建筑中电动汽车充电行为控制方法和装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8948943B2 (en) * 2011-12-29 2015-02-03 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Drive control system in series-hybrid vehicle
CN105634056A (zh) * 2015-12-31 2016-06-01 普天新能源有限责任公司 集中式充电桩群充电控制方法及装置
CN107719170A (zh) * 2017-10-31 2018-02-23 云南电网有限责任公司 用于配电网调峰的电动汽车充电桩定时充电方法及装置
CN107745650A (zh) * 2017-10-26 2018-03-02 电子科技大学 一种基于峰谷分时电价的电动汽车有序充电控制方法
CN109606183A (zh) * 2018-12-19 2019-04-12 国网北京市电力公司 电动汽车的充电方法和装置
CN110552772A (zh) * 2018-05-31 2019-12-10 通用汽车环球科技运作有限责任公司 内燃机的后处理架构

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5897522A (en) * 1995-12-20 1999-04-27 Power Paper Ltd. Flexible thin layer open electrochemical cell and applications of same
CN106230014B (zh) * 2016-07-01 2018-12-18 华北电力大学 一种适用于光储型楼宇微网的应急能量管理策略

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8948943B2 (en) * 2011-12-29 2015-02-03 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Drive control system in series-hybrid vehicle
CN105634056A (zh) * 2015-12-31 2016-06-01 普天新能源有限责任公司 集中式充电桩群充电控制方法及装置
CN107745650A (zh) * 2017-10-26 2018-03-02 电子科技大学 一种基于峰谷分时电价的电动汽车有序充电控制方法
CN107719170A (zh) * 2017-10-31 2018-02-23 云南电网有限责任公司 用于配电网调峰的电动汽车充电桩定时充电方法及装置
CN110552772A (zh) * 2018-05-31 2019-12-10 通用汽车环球科技运作有限责任公司 内燃机的后处理架构
CN109606183A (zh) * 2018-12-19 2019-04-12 国网北京市电力公司 电动汽车的充电方法和装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Smart Charging and Discharging of Plug-in Electric Vehicles for Peak Shaving and Valley Filling of the Grid Power;Hassanien Ramadan;《2018 Twentieth International Middle East Power Systems Conference》;20190207;第735-739页 *
考虑用户因素的电动汽车有序充放电控制策略;王鑫等;《电力系统保护与控制》;20180216;第46卷(第4期);第130-135页 *

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