CN111347915A - 基于社区配电网变压器负载的纯电动汽车充电方法与装置 - Google Patents

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CN111347915A CN202010199375.0A CN202010199375A CN111347915A CN 111347915 A CN111347915 A CN 111347915A CN 202010199375 A CN202010199375 A CN 202010199375A CN 111347915 A CN111347915 A CN 111347915A
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Abstract

本发明涉及纯电动汽车充电领域，提供一种基于社区配电网变压器负载的纯电动汽车充电方法包括获取配电网变压器负载实时状态与历史负荷状态；根据配电网变压器负载实时状态与历史负荷状态数据，计算并输出预计配电网变压器负载非饱和时间区间，计算时间点可接入纯电动汽车充电的功率量，输出可接入纯电动汽车充电的功率量；根据可接入纯电动汽车充电的功率量和预计配电网变压器负载非饱和时间区间，次序触发启动接入配电网的准备充电的多个充电桩工作，优化多个充电桩接入同一配电网中的次序，从而降低社区配电网变压器用电高峰期的负载，进而降低配电网变压器过载发生率，提高配电网的安全性。

Description

基于社区配电网变压器负载的纯电动汽车充电方法与装置
技术领域
本发明涉及纯电动汽车充电领域，特别涉及一种基于社区配电网变压器负载的纯电动汽车充电方法。
背景技术
纯电动汽车充电主要分为两种形式，一种是慢充，一种是快充，快充一般为集中式充电站的直流充电，而针对大多数家庭用车来说，通常选择家庭或办公场地的慢充，由于纯电动汽车不仅方便城市代步，而且每公里消耗费用低廉，所以市场上纯电动汽车的拥有量越来越大。
针对纯电动汽车家庭充电，CN107719164B公开了一种基于TOPSIS排序的居民区电动汽车有序充电方法，步骤1：更新停车场状态，包括获取停车场信息、判断充电状态和判断电动汽车行程变化；步骤2：时段策略的选择，包括根据分时电价选择时段策略、计算平谷时段电价差值、计算可用充电桩数量；步骤3：TOPSIS方法排序，包括计算电动汽车权重标准化矩阵、计算电动汽车排序优先度、根据电动汽车优先度确定有序充电排序；所述计算电动汽车权重标准化矩阵包括：将包含m辆电动汽车的n个属性写成大小为m×n的评估矩阵(Vi,j)m×n，Vi,j为电动汽车i对应的属性j，电动汽车属性包括等待时间、停留时间、剩余电量，通过几何规范化方法将评估矩阵(Vi,j)m×n进行归一标准化：然后，计算权重标准化矩阵：Wi,j＝Si,j·ωj,i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,n(2)其中，Wi,j为权重标准化矩阵，Si,j为评估矩阵(Vi,j)m×n归一化后对应的标准化矩阵值，ωj为属性j对应的权重；权重的选择由居民区停车场管理者通过每个属性的重要程度，根据实际需要选取；所述计算电动汽车排序优先度包括：挑选出各属性的最优值Mb与最差值Mw，Mb为每个属性的最大值形成的向量，而Mw为每个属性的最小值形成的向量：即在越大越好的属性中，Mb取属性最大值，Mw取属性最小值，在越小越好的指标中，Mb取属性最小值，Mw取属性最大值，其中Wb,j表示第j个属性中最好的属性值，Ww,j表示第j个属性中最差的属性值；计算电动汽车的属性值与最优值与最差值的距离：其中，di,w为电动汽车属性值与最差属性值的欧氏距离，di,b为电动汽车属性值与最优属性值的欧氏距离，计算电动汽车的优先度Advani：Advani越大的电动汽车的排序越靠前；根据电动汽车优先度确定有序充电排序如下：在获取电动汽车优先度后，按照从大到小的顺序排队，取排在前面的Ap辆电动汽车接入充电，其他电动汽车则继续等待，其中，Ap为可用充电桩数量。
目前，传统的社区并未考虑到大规模使用纯电动汽车接入的情况，原有的配电网硬件设施并不能满足整个社区的接入纯电动汽车过多的情况，且纯电动汽车不合理的充电时段导致配电网过载严重。
发明内容
由于纯电动汽车家庭充电大多属于未调度优化后的充电，且同一社区配电网一般采用同一个变压器，当用户将纯电动汽车接入配电网后即开始充电，属于随机增加给配电网的用电负载，加剧配电网变压器的过载，从而导致大面积压降或配电网的不稳定。
有鉴于此，本发明旨在提出一种基于社区配电网变压器负载的纯电动汽车充电方法包括：
获取配电网变压器负载实时状态与历史负荷状态；
根据配电网变压器负载实时状态与历史负荷状态数据，计算并输出预计配电网变压器负载非饱和时间区间，计算时间点可接入纯电动汽车充电的功率量，输出可接入纯电动汽车充电的功率量；
根据可接入纯电动汽车充电的功率量和预计配电网变压器负载非饱和时间区间，次序触发启动接入配电网的准备充电的多个充电桩工作。
进一步地，所述负载实时状态包括时间点t1、已接入用电负荷功率数值p1、所剩用电负荷功率数值p0-p1。
进一步地，在时间点t1，多个准备接入配电网的所述充电桩功率[p11，p12，p13，…，p1j]，按照接入配电网先后次序的所述充电桩中选择n个充电桩进行充电，其中，
Figure BDA0002418816750000031
且p10≤p0-p1。
进一步地，在时间点t2，多个准备接入配电网的所述充电桩功率[p21，p22，p23，…，p2j]，按照接入配电网先后次序的所述充电桩中选择n个充电桩进行充电，其中，
Figure BDA0002418816750000032
当p20>p0-p2，p2为时间点t2已接入用电负载，则减少正在充电的充电桩数量m个，直到
Figure BDA0002418816750000033
p′20≤p0-p2。
进一步地，所述历史负荷状态数据包括时间点t1-Δt、已接入用电负荷功率数值p01、所剩用电负荷功率数值p0-p01,其中Δt包括24h。
进一步地，所述配电网变压器负载包括社区配电网中所有用电负载总和。
本发明还提供一种装置可用于执行基于社区配电网变压器负载的纯电动汽车充电方法，所述装置包括：
主控制单元，与配电网变压器、充电桩单元连接，用于获取、计算处理、存储配电网变压器、充电桩单元数据，并发送触发信息至充电桩单元，包括获取模块、计算模块、输出模块、存储模块、触发模块，
所述获取模块，用于获取配电网变压器负载实时状态与历史负荷状态；
所述计算模块，用于根据配电网变压器负载实时状态与历史负荷状态数据，计算预计配电网变压器负载非饱和时间区间，以及计算时间点可接入纯电动汽车充电的功率量；
所述输出模块，用于输出预计配电网变压器负载非饱和时间区间和可接入纯电动汽车充电的功率量；
所述存储模块，用于将预计配电网变压器负载非饱和时间区间和可接入纯电动汽车充电的功率量的数据存储至数据库，将配电网变压器负载实时状态与历史负荷状态数据存储至数据库；
所述触发模块，用于根据可接入纯电动汽车充电的功率量，以及预计配电网变压器负载非饱和时间区间，次序触发启动接入配电网的准备充电的多个充电桩工作；
配电网变压器，与充电桩单元连接，用于整个社区配电网中所有负载供电；
充电桩单元，与纯电动汽车充电连接，用于提供纯电动汽车充电。
进一步地，所述充电桩单元包括执行模块，用于接收所述主控制单元中触发模块发送的触发信号，其中触发信号包括启动信号和关闭信号。
进一步地，所述主控制单元与配电网变压器、充电桩单元连接为CAN网络连接。
根据本发明实施例的另一方面，提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行上述的方法。
根据本发明实施例，一种基于社区配电网变压器负载的纯电动汽车充电方法，通过获取配电网变压器负载实时状态与历史负荷状态；根据配电网变压器负载实时状态与历史负荷状态数据，计算并输出预计配电网变压器负载非饱和时间区间，计算时间点可接入纯电动汽车充电的功率量，输出可接入纯电动汽车充电的功率量；再根据可接入纯电动汽车充电的功率量和预计配电网变压器负载非饱和时间区间，次序触发启动接入配电网的准备充电的多个充电桩工作，优化多个充电桩接入同一配电网中的次序，从而降低社区配电网变压器用电高峰期的负载，进而降低配电网变压器过载发生率，提高配电网的安全性。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1为本发明的一种实施方式的基于社区配电网变压器负载的纯电动汽车充电方法流程图；
图2为本发明一种实施方式的执行基于社区配电网变压器负载的纯电动汽车充电方法的装置结构图；
图3为本发明一种实施方式的执行基于社区配电网变压器负载的纯电动汽车充电方法的装置中的主控制单元的结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了解决背景技术部分所指的用户将纯电动汽车接入配电网后即开始充电，随机增加给配电网的用电负载，加剧配电网变压器的过载，从而导致大面积压降或配电网的不稳定的问题。本发明提供一种纯电动汽车电池充电状态信息共享方法，如图1所示，本发明的一种实施方式的基于社区配电网变压器负载的纯电动汽车充电方法流程图，所述一种基于社区配电网变压器负载的纯电动汽车充电方法包括：
步骤S1，获取配电网变压器负载实时状态与历史负荷状态；
步骤S2，根据配电网变压器负载实时状态与历史负荷状态数据，计算并输出预计配电网变压器负载非饱和时间区间，计算时间点可接入纯电动汽车充电的功率量，输出可接入纯电动汽车充电的功率量；
步骤S3，根据可接入纯电动汽车充电的功率量和预计配电网变压器负载非饱和时间区间，次序触发启动接入配电网的准备充电的多个充电桩工作。
通过获取配电网变压器负载实时状态与历史负荷状态；根据配电网变压器负载实时状态与历史负荷状态数据，计算并输出预计配电网变压器负载非饱和时间区间，计算时间点可接入纯电动汽车充电的功率量，输出可接入纯电动汽车充电的功率量；再根据可接入纯电动汽车充电的功率量和预计配电网变压器负载非饱和时间区间，次序触发启动接入配电网的准备充电的多个充电桩工作，优化多个充电桩接入同一配电网中的次序，从而降低社区配电网变压器用电高峰期的负载，进而降低配电网变压器过载发生率，提高配电网的安全性。
由于在将纯电动汽车充电桩次序接入配电网之前，需要获知在某时间点社区配电网变压器负载状态，根据本发明优选的情况下，所述负载实时状态包括时间点t1、已接入用电负荷功率数值p1、所剩用电负荷功率数值p0-p1。
根据步骤S2计算出的配电网变压器所剩用电负荷功率数值p0-p1，在本发明优选的情况下，在时间点t1，多个准备接入配电网的所述充电桩功率[p11，p12，p13，…，p1j]，按照接入配电网先后次序的所述充电桩中选择n个充电桩进行充电，其中，
Figure BDA0002418816750000071
且p10≤p0-p1。
例如，配电网变压器总功率为35kw，在某一天时间点12:00时，在此时整个配电网的用电功率为20kw，那么所剩用电负荷功率数值为15kw，接入配电网准备充电的先后顺序的多个充电桩充电功率3kw，3.5kw，5kw，3.5kw，2kw，选择n个充电桩，那么选择3kw，3.5kw，5kw，3.5kw的充电桩开始充电。
在本发明优选的情况下，在时间点t2，多个准备接入配电网的所述充电桩功率[p21，p22，p23，…，p2j]，按照接入配电网先后次序的所述充电桩中选择n个充电桩进行充电，其中，
Figure BDA0002418816750000072
当p20>p0-p2，p2为时间点t2已接入用电负载，则减少正在充电的充电桩数量m个，直到
Figure BDA0002418816750000073
p′20≤p0-p2。
例如，配电网变压器总功率为35kw，在某一天时间点12:00时，在此时整个配电网的用电功率为20kw，那么所剩用电负荷功率数值为15kw，接入配电网准备充电的先后顺序的多个充电桩充电功率3kw，3.5kw，5kw，3.5kw，2kw，则启动3kw，3.5kw，5kw，3.5kw充电桩进行充电，若当在13:00时，社区配电网变压器所剩用电负荷功率数值上升至20kw，则加入2kw充电桩进行充电，则使得3kw，3.5kw，5kw，3.5kw，2kw均处于充电状态；若当在14:00时，社区配电网变压器所剩用电负荷功率数值降低至10kw，则只运行3kw，3.5kw进行充电。
由于可以在同一社区配电网，可以根据24h之前的历史数据对目前时间点之后的用电需要进行简单预测，在本发明优选的情况下，所述历史负荷状态数据包括时间点t1-Δt、已接入用电负荷功率数值p01、所剩用电负荷功率数值p0-p01,其中Δt包括24h。
例如，配电网变压器总功率为35kw，在某一天时间点12:00时，在此时整个配电网的用电功率为15kw，那么所剩用电负荷功率数值为20kw，根据24h之前的12:00整个配电网的用电功率14.5kw，然而系统简单预测从此时到13:00时，整个配电网的用电功率是否会下降，则根据24h之前是否存在下降，若下降则提示新接入准备充电的纯电动汽车可以接入并预计在13:00接入配电网进行充电；若在24h之前整个配电网的用电功率上升，则提示新接入准备充电的纯电动汽车需要等待更长时间，或者更换其它地点充电桩进行充电。
由于社区配电网变压器需要考虑家庭用电等更为重要的用电负载需求，在本发明优选的情况下，所述配电网变压器负载包括社区配电网中所有用电负载总和。例如，所有用电负载总和计算，主控制模块可根据变压器总的输出电流与输出电压计算得到，P＝UI计算。
本发明还提供了一种装置，如图2-3所示，所述装置包括：
主控制单元，与配电网变压器、充电桩单元连接，用于获取、计算处理、存储配电网变压器、充电桩单元数据，并发送触发信息至充电桩单元，包括获取模块、计算模块、输出模块、存储模块、触发模块，
所述获取模块，用于获取配电网变压器负载实时状态与历史负荷状态；
所述计算模块，用于根据配电网变压器负载实时状态与历史负荷状态数据，计算预计配电网变压器负载非饱和时间区间，以及计算时间点可接入纯电动汽车充电的功率量；
所述输出模块，用于输出预计配电网变压器负载非饱和时间区间和可接入纯电动汽车充电的功率量；
所述存储模块，用于将预计配电网变压器负载非饱和时间区间和可接入纯电动汽车充电的功率量的数据存储至数据库，将配电网变压器负载实时状态与历史负荷状态数据存储至数据库；
所述触发模块，用于根据可接入纯电动汽车充电的功率量，以及预计配电网变压器负载非饱和时间区间，次序触发启动接入配电网的准备充电的多个充电桩工作；
配电网变压器，与充电桩单元连接，用于整个社区配电网中所有负载供电；
充电桩单元，与纯电动汽车充电连接，用于提供纯电动汽车充电。
主控制单元获取配电网变压器负载实时状态与历史负荷状态；在根据配电网变压器负载实时状态与历史负荷状态数据，计算模块计算并输出预计配电网变压器负载非饱和时间区间，计算时间点可接入纯电动汽车充电的功率量，输出模块输出可接入纯电动汽车充电的功率量；再根据可接入纯电动汽车充电的功率量和预计配电网变压器负载非饱和时间区间，次序触发启动接入配电网的准备充电的多个充电桩工作，优化多个充电桩接入同一配电网中的次序，从而降低社区配电网变压器用电高峰期的负载，进而降低配电网变压器过载发生率，提高配电网的安全性。
为了便于主控制单元对充电桩单元的控制触发与关闭充电的操作，本发明优选情况下，所述充电桩单元包括执行模块，用于接收所述主控制单元中触发模块发送的触发信号，其中触发信号包括启动信号和关闭信号。
为了保证主控制单元与配电网变压器以及充电桩控制数据传输的安全性，本发明优选情况下，所述主控制单元与配电网变压器、充电桩单元连接为CAN网络连接。
为了保证配电网变压器对各充电桩单元的正常供电，在本发明优选情况下，所述充电桩单元与所述配电网变压器强电连接，例如，220V单相交流电导线连接。
本发明实施例提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行上述方法。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、移动终端、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于社区配电网变压器负载的纯电动汽车充电方法，其特征在于，所述基于社区配电网变压器负载的纯电动汽车充电方法包括：
获取配电网变压器负载实时状态与历史负荷状态；
根据配电网变压器负载实时状态与历史负荷状态数据，计算并输出预计配电网变压器负载非饱和时间区间，计算时间点可接入纯电动汽车充电的功率量，输出可接入纯电动汽车充电的功率量；
根据可接入纯电动汽车充电的功率量和预计配电网变压器负载非饱和时间区间，次序触发启动接入配电网的准备充电的多个充电桩工作。
2.根据权利要求1所述的基于社区配电网变压器负载的纯电动汽车充电方法，其特征在于，所述负载实时状态包括时间点t1、已接入用电负荷功率数值p1、所剩用电负荷功率数值p0-p1。
3.根据权利要求2所述的基于社区配电网变压器负载的纯电动汽车充电方法，其特征在于，在时间点t1，多个准备接入配电网的所述充电桩功率[p11，p12，p13，…，p1j]，按照接入配电网先后次序的所述充电桩中选择n个充电桩进行充电，其中，
Figure FDA0002418816740000011
且p10≤p0-p1。
4.根据权利要求3所述的所述的基于社区配电网变压器负载的纯电动汽车充电方法，其特征在于，在时间点t2，多个准备接入配电网的所述充电桩功率[p21，p22，p23，…，p2j]，按照接入配电网先后次序的所述充电桩中选择n个充电桩进行充电，其中，
Figure FDA0002418816740000012
当p20>p0-p2，p2为时间点t2已接入用电负载，则减少正在充电的充电桩数量m个，直到
Figure FDA0002418816740000013
p′20≤p0-p2。
5.根据权利要求2所述的基于社区配电网变压器负载的纯电动汽车充电方法，其特征在于，所述历史负荷状态数据包括时间点t1-Δt、已接入用电负荷功率数值p01、所剩用电负荷功率数值p0-p01,其中Δt包括24h。
6.根据权利要求1-5任意项所述的基于社区配电网变压器负载的纯电动汽车充电方法，其特征在于，所述配电网变压器负载包括社区配电网中所有用电负载总和。
7.一种装置，其特征在于，所述装置包括：
主控制单元，与配电网变压器、充电桩单元连接，用于获取、计算处理、存储配电网变压器、充电桩单元数据，并发送触发信息至充电桩单元，包括获取模块、计算模块、输出模块、存储模块、触发模块，
所述获取模块，用于获取配电网变压器负载实时状态与历史负荷状态；
所述计算模块，用于根据配电网变压器负载实时状态与历史负荷状态数据，计算预计配电网变压器负载非饱和时间区间，以及计算时间点可接入纯电动汽车充电的功率量；
所述输出模块，用于输出预计配电网变压器负载非饱和时间区间和可接入纯电动汽车充电的功率量；
所述存储模块，用于将预计配电网变压器负载非饱和时间区间和可接入纯电动汽车充电的功率量的数据存储至数据库，将配电网变压器负载实时状态与历史负荷状态数据存储至数据库；
所述触发模块，用于根据可接入纯电动汽车充电的功率量，以及预计配电网变压器负载非饱和时间区间，次序触发启动接入配电网的准备充电的多个充电桩工作；
配电网变压器，与充电桩单元连接，用于整个社区配电网中所有负载供电；
充电桩单元，与纯电动汽车充电连接，用于提供纯电动汽车充电。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述充电桩单元包括执行模块，用于接收所述主控制单元中触发模块发送的触发信号，其中触发信号包括启动信号和关闭信号。
9.根据权利要求7-8任意项所述的装置，其特征在于，所述主控制单元与配电网变压器、充电桩单元连接为CAN网络连接。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求1-6任意项所述的方法。
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