CN111674276B - 一种电动汽车有序充电控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动汽车有序充电控制方法及系统。所述控制方法包括获取电动汽车状态数据，传送给决策中心；根据电动汽车充电需求信息确定电动汽车充电需求集总参数；将充电站内电动汽车最长停车时段作为调控时段；在调控时段内，更新负荷预测值以及温度预测值，确定基础负荷曲线以及环境温度曲线；根据基础负荷曲线以及环境温度曲线确定变压器寿命加速因子；基于变压器寿命加速因子，调控时段内变压器寿命衰减最小为目标，满足电动汽车充电需求集总参数为约束条件，建立有序充电控制优化模型；根据有序充电控制优化模型控制充电桩的启停，对待充电的电动汽车有序充电。本发明考虑充电站所接变压器的寿命衰减，降低了充电站所接变压器等效寿命衰减。

Description

一种电动汽车有序充电控制方法及系统
技术领域
本发明涉及电动汽车充电控制领域，特别是涉及一种电动汽车有序充电控制方法及系统。
背景技术
随着可再生能源发电技术的成熟，电力系统中可再生能源发电占比增加，电能的生产将逐步摆脱对化石能源的依赖，成为一种廉价、绿色的能源。同时随着电池技术和电机技术的发展，电动汽车开始重新登上历史舞台。
世界各国都推出了激励政策，鼓励电动汽车产业的发展，加速推进交通电气化过程。随着电动汽车数量的不断增加，在各级电网中，配电网将成为首先受影响的对象。
通常电动汽车停车时长大于充电时长而具有可调控性，可以通过有序充电控制在停车时段范围内选择合适的充电时段，降低充电峰荷或充电费用。
现有的电动汽车有序充电控制方法中，都以负荷曲线峰谷差最小为优化目标，未考虑充电站的变压器的寿命衰减，由于变压器是配电网中的关键设备，不加以调控的电动汽车充电过程将使配电变压器负荷出现峰值，影响变压器寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动汽车有序充电控制方法及系统，以解决现有的电动汽车有序充电控制方法中，不加以调控的电动汽车充电过程将使配电变压器负荷出现峰值，影响变压器寿命的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种电动汽车有序充电控制方法，包括：
获取电动汽车状态数据，并将所述电动汽车状态数据传送给决策中心；所述电动汽车状态数据包括电池容量、电动汽车最大允许荷电状态、到站荷电状态、额定充电功率以及电动汽车充电需求信息；所述电动汽车充电需求信息包括到达时间、停车时长和充电电量；
根据所述电动汽车充电需求信息确定电动汽车充电需求集总参数；所述电动汽车充电需求集总参数包括充电站总能量约束曲线以及总功率约束曲线；
获取充电站内电动汽车最长停车时段，并将所述充电站内电动汽车最长停车时段作为调控时段；
在所述调控时段内，滚动更新负荷预测值以及温度预测值，并确定基础负荷曲线以及环境温度曲线；
根据所述基础负荷曲线以及所述环境温度曲线确定变压器寿命加速因子；
基于所述变压器寿命加速因子，以所述调控时段内变压器寿命衰减最小为目标，以满足所述电动汽车充电需求集总参数为约束条件，建立有序充电控制优化模型；
根据所述有序充电控制优化模型控制充电桩的启停，对待充电的电动汽车有序充电。
可选的，所述获取电动汽车状态数据，并将所述电动汽车状态数据传送给决策中心，具体包括：
根据所述电动汽车状态数据确定离开时电动汽车的期望荷电状态；
获取充电站控制时间周期；
根据所述充电站控制时间周期确定电动汽车停留时段；
判断所述充电电量是否满足检验条件，得到第一判断结果；
若所述第一判断结果表示为所述充电电量满足检验条件，将所述电动汽车停留时段、所述期望荷电状态以及所述电动汽车状态数据传送给决策中心；所述检验条件为S0≤JiPΔt，其中，S0为期望充电电量，Ji为电动汽车停留时段，P为充电功率，Δt为控制时间间隔；
若所述第一判断结果表示为所述充电电量不满足检验条件，降低期望充电电量，直至满足所述检验条件。
可选的，所述根据所述基础负荷曲线以及所述环境温度曲线确定变压器寿命加速因子，具体包括：
根据公式
Figure BDA0002534342480000031
确定变压器寿命加速因子，其中，FAA为变压器寿命加速因子；θH为变压器绕组最热点温度，所述绕组最热点温度是由所述基础负荷曲线、所述环境温度曲线以及初始温度得到的。
可选的，所述基于所述变压器寿命加速因子，以所述调控时段内变压器寿命衰减最小为目标，以满足所述电动汽车充电需求集总参数为约束条件，建立有序充电控制优化模型，具体包括：
根据公式
Figure BDA0002534342480000032
建立有序充电控制优化模型；其中，ET(U)为变压器寿命衰减值；FAA,j为第j个时段的变压器寿命加速因子；FAA,n为冷却时段中第n个时段的变压器寿命加速因子；ΔC为变压器冷却时间区间；J为调控时段。
可选的，所述根据所述有序充电控制优化模型控制充电桩的启停，对待充电的电动汽车有序充电，具体包括：
根据所述有序充电控制优化模型确定充电站电动汽车总充电功率指导曲线；
根据所述充电站电动汽车总充电功率指导曲线控制充电桩的启停，对待充电的电动汽车有序充电。
可选的，所述根据所述充电站电动汽车总充电功率指导曲线控制充电桩的启停，对待充电的电动汽车有序充电，具体包括：
以每辆电动汽车的充电紧迫性作为评价标准UEV,i＝dc min,i/ji；其中，UEV,i为当前时段与充电桩i相连电动汽车的充电紧迫性指标；dc min,i为当前时段与充电桩i相连的电动汽车所需最小的充电时段数；ji为与充电桩i相连的电动汽车剩余停车时段数；
按照所述充电紧迫性从高到低的顺序对所述电动汽车进行排序，依次开启充电紧迫性高于紧迫性阈值的电动汽车充电桩，直到实际电动汽车充电总功率接近所述充电站电动汽车总充电功率指导曲线，对待充电的电动汽车有序充电。
可选的，所述按照所述充电紧迫性从高到低的顺序对所述电动汽车进行排序，依次开启充电紧迫性高于紧迫性阈值的电动汽车充电桩，直到实际电动汽车充电总功率接近所述充电站电动汽车总充电功率指导曲线，对待充电的电动汽车有序充电，之后还包括：
每经过一个所述调控时段，获取每辆电动汽车的充电状态，并根据有序充电控制结果进行更新；
或者，
通过与电动汽车的电池管理系统BMS进行通讯，更新电动汽车的充电状态。
可选的，所述按照所述充电紧迫性从高到低的顺序对所述电动汽车进行排序，依次开启充电紧迫性高于紧迫性阈值的电动汽车充电桩，直到实际电动汽车充电总功率接近所述充电站电动汽车总充电功率指导曲线，对待充电的电动汽车有序充电，之后还包括：
每经过一个所述调控时段，若有新的电动汽车接入充电设备，则更新充电站电动汽车总充电功率指导曲线；
若无新的电动汽车接入充电设备，则根据当前的所述充电站电动汽车总充电功率指导曲线控制充电桩的启停，对待充电的电动汽车有序充电。
一种电动汽车有序充电控制系统，包括：
电动汽车状态数据获取与传送模块，用于获取电动汽车状态数据，并将所述电动汽车状态数据传送给决策中心；所述电动汽车状态数据包括电池容量、电动汽车最大允许荷电状态、到站荷电状态、额定充电功率以及电动汽车充电需求信息；所述电动汽车充电需求信息包括到达时间、停车时长和充电电量；
电动汽车充电需求集总参数确定模块，用于根据所述电动汽车充电需求信息确定电动汽车充电需求集总参数；所述电动汽车充电需求集总参数包括充电站总能量约束曲线以及总功率约束曲线；
调控时段获取模块，用于获取充电站内电动汽车最长停车时段，并将所述充电站内电动汽车最长停车时段作为调控时段；
基础负荷曲线以及环境温度曲线确定模块，用于在所述调控时段内，滚动更新负荷预测值以及温度预测值，并确定基础负荷曲线以及环境温度曲线；
变压器寿命加速因子确定模块，用于根据所述基础负荷曲线以及所述环境温度曲线确定变压器寿命加速因子；
有序充电控制优化模型建立模块，用于基于所述变压器寿命加速因子，以所述调控时段内变压器寿命衰减最小为目标，以满足所述电动汽车充电需求集总参数为约束条件，建立有序充电控制优化模型；
有序充电控制模块，用于根据所述有序充电控制优化模型控制充电桩的启停，对待充电的电动汽车有序充电。
可选的，所述电动汽车状态数据获取与传送模块具体包括：
期望荷电状态确定单元，用于根据所述电动汽车状态数据确定离开时电动汽车的期望荷电状态；
充电站控制时间周期获取单元，用于获取充电站控制时间周期；
电动汽车停留时段确定单元，用于根据所述充电站控制时间周期确定电动汽车停留时段；
第一判断单元，用于判断所述充电电量是否满足检验条件，得到第一判断结果；
传送单元，用于若所述第一判断结果表示为所述充电电量满足检验条件，将所述电动汽车停留时段、所述期望荷电状态以及所述电动汽车状态数据传送给决策中心；所述检验条件为S0≤JiPΔt，其中，S0为期望充电电量，Ji为电动汽车停留时段，P为充电功率，Δt为控制时间间隔；
期望充电电量降低单元，用于若所述第一判断结果表示为所述充电电量不满足检验条件，降低期望充电电量，直至满足所述检验条件。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
以调控时段内配电网变压器寿命衰减最小为目标，以最大限度满足电动汽车充电需求和出行需求(即电动汽车充电需求集总参数)为约束条件，建立有序充电控制优化模型，实现居民区电动汽车有序充电控制，降低充电站变压器等效寿命衰减；本发明通过建立更加详细的变压器模型，协调变压器重载导致的寿命损失和变压器容量限制导致的负荷损失，可以更加安全、合理地满足更多电动汽车的充电需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的电动汽车有序充电控制方法流程图；
图2为本发明所提供的有序充电控制流程框架的流程示意图；
图3为本发明所提供的考虑变压器寿命的有序充电控制核心算法的流程示意图；
图4为本发明所提供的电动汽车有序充电控制系统结构图。
具体实施方式
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，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种电动汽车有序充电控制方法及系统，考虑充电站的变压器的寿命衰减，控制充电桩对电动汽车进行有序充电，能够实现居民区电动汽车有序充电控制，降低充电站变压器等效寿命衰减。
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。
图1为本发明所提供的电动汽车有序充电控制方法流程图，如图1所示，一种电动汽车有序充电控制方法，包括：
步骤101：获取电动汽车状态数据，并将所述电动汽车状态数据传送给决策中心；所述电动汽车状态数据包括电池容量、电动汽车最大允许荷电状态、到站荷电状态、额定充电功率以及电动汽车充电需求信息；所述电动汽车充电需求信息包括到达时间、停车时长和充电电量。
所述步骤101具体包括：根据所述电动汽车状态数据确定离开时电动汽车的期望荷电状态；获取充电站控制时间周期；根据所述充电站控制时间周期确定电动汽车停留时段；判断所述充电电量是否满足检验条件，若是，将所述电动汽车停留时段、所述期望荷电状态以及所述电动汽车状态数据传送给决策中心；所述检验条件为S0≤JiPΔt，其中，S0为期望充电电量，Ji为电动汽车停留时段，P为充电功率，Δt为控制时间间隔；若否，降低期望充电电量，直至满足所述检验条件。
步骤102：根据所述电动汽车充电需求信息确定电动汽车充电需求集总参数；所述电动汽车充电需求集总参数包括充电站总能量约束曲线以及总功率约束曲线。
步骤103：获取充电站内电动汽车最长停车时段，并将所述充电站内电动汽车最长停车时段作为调控时段。
步骤104：在所述调控时段内，滚动更新负荷预测值以及温度预测值，并确定基础负荷曲线以及环境温度曲线。
步骤105：根据所述基础负荷曲线以及所述环境温度曲线确定变压器寿命加速因子。
所述步骤105具体包括：根据公式
Figure BDA0002534342480000071
确定变压器寿命加速因子，其中，FAA为变压器寿命加速因子；θH为变压器绕组最热点温度，所述绕组最热点温度是由所述基础负荷曲线、所述环境温度曲线以及初始温度得到的。
步骤106：基于所述变压器寿命加速因子，以所述调控时段内变压器寿命衰减最小为目标，以满足所述电动汽车充电需求集总参数为约束条件，建立有序充电控制优化模型。
所述步骤106具体包括：根据公式
Figure BDA0002534342480000072
建立有序充电控制优化模型；其中，ET(U)为变压器寿命衰减值；FAA,j为第j个时段的变压器寿命加速因子；FAA,n为冷却时段中第n个时段的变压器寿命加速因子；ΔC为变压器冷却时间区间；J为调控时段。
步骤107：根据所述有序充电控制优化模型控制充电桩的启停，对待充电的电动汽车有序充电。
所述步骤107具体包括：根据所述有序充电控制优化模型确定充电站电动汽车总充电功率指导曲线；根据所述充电站电动汽车总充电功率指导曲线控制充电桩的启停，对待充电的电动汽车有序充电。
所述步骤107具体包括：以每辆电动汽车的充电紧迫性作为评价标准UEV,i＝dc min,i/ji；其中，UEV,i为当前时段与充电桩i相连电动汽车的充电紧迫性指标；dc min,i为当前时段与充电桩i相连的电动汽车所需最小的充电时段数；ji为与充电桩i相连的电动汽车剩余停车时段数；按照所述充电紧迫性从高到低的顺序对所述电动汽车进行排序，依次开启充电紧迫性高于紧迫性阈值的电动汽车充电桩，直到实际电动汽车充电总功率接近所述充电站电动汽车总充电功率指导曲线，对待充电的电动汽车有序充电。
每经过一个所述调控时段，获取每辆电动汽车的充电状态，并根据有序充电控制结果进行更新。
或者，
通过与电动汽车的电池管理系统BMS进行通讯，更新电动汽车的充电状态。
每经过一个所述调控时段，若有新的电动汽车接入充电设备，则更新充电站电动汽车总充电功率指导曲线。
若无新的电动汽车接入充电设备，则根据当前的所述充电站电动汽车总充电功率指导曲线控制充电桩的启停，对待充电的电动汽车有序充电。
在实际应用中，如图2-3所示，有序充电控制算法包含有序充电控制流程框架、考虑变压器寿命的有序充电控制核心算法两部分。
有序充电控制流程框架是实现有序充电控制的基础，由电动汽车充电信息采集、决策中心综合信息、执行有序充电控制核心算法和控制充电桩启停四部分组成，其中电动汽车充电信息采集由以下子步骤完成：
步骤1-1，获取电动汽车状态数据，包含电池容量Ci，电动汽车最大允许荷电状态
Figure BDA0002534342480000091
到站荷电状态
Figure BDA0002534342480000092
额定充电功率Pi c，和电动汽车充电需求数据CN0＝[ta T0S0]T，到达时间ta、停车时长T0和充电电量S0。
步骤1-2，根据步骤1-1得到的电动汽车状态和充电需求，通过公式
Figure BDA0002534342480000093
计算得到期望离开时电动汽车的SOC值
Figure BDA0002534342480000094
根据充电站控制时间周期Δt，得到电动汽车停留时段数
Figure BDA0002534342480000095
计算最小充电时段数
Figure BDA0002534342480000096
和最大充电时段数
Figure BDA0002534342480000097
步骤1-3，检验S0≤JiPΔt(其中P为充电功率，Δt为控制时间间隔)，若不满足则建议用户减少期望的充电电量S0，满足检验条件之后将Ji、
Figure BDA00025343424800000910
、
Figure BDA00025343424800000911
和Ci传给决策中心。若用户所期望的充电电量始终不满足检验，则提示用户此处充电站不能满足用户指定的充电需求。
决策中心综合每辆电动汽车充电需求信息CN0＝[ta T0 S0]T，得到电动汽车充电需求集总参数：充电站总能量约束曲线{e-,e+}和总功率约束曲线{p-,p+}，降低优化算法的求解难度，同时滚动更新负荷预测值和温度预测值，通过以下子步骤实现：
步骤2-1，决策中心收到充电桩上报的电动汽车充电需求信息CN0＝[ta T0 S0]T之后，以在站电动汽车最长停车时段数作为调控时段J，定义电动汽车充电能量上限
Figure BDA00025343424800000912
为满足充电需求条件下最快速度充电能量变化曲线，即电动汽车接入充电桩后立即以最大功率充电、充电能量下限
Figure BDA00025343424800000913
为满足充电需求条件下的最慢速度充电能量变化曲线，即电动汽车在某一时间节点开始保持最大功率充电，使得电动汽车离开时的充电电量恰好满足充电需求；充电功率上限
Figure BDA00025343424800000914
为电动汽车最大充电功率组成的曲线、充电功率下限
Figure BDA00025343424800000915
为电动汽车最小充电功率组成的轨迹，电动汽车离开后，功率上下限都变为0。得到在站所有电动汽车在调控时段J内的能量约束曲线
Figure BDA0002534342480000098
功率约束曲线
Figure BDA0002534342480000099
之后将，对调控时段内的每一个时段t电动汽车能量约束曲线和功率约束曲线进行求和
Figure BDA0002534342480000101
得到充电站总能量约束曲线{E-,E+}，总功率约束曲线{P-,P+}。
步骤2-2，根据步骤2-1得到的新的调控时段J，判断从当前时刻经过J×Δt分钟，是否超过已有基础负荷、环境温度所表示的时间范围，如果超出已有数据时间范围则利用成熟的负荷预测、温度预测算法，如倍比平滑法、重叠曲线法、模糊预测法等，执行基础负荷、环境温度滚动预测；根据预测得到基础负荷曲线PUL、环境温度曲线A，由前一时段的变压器温度、当前的环境温度及变压器负载率，基于GB/T1094.7-2008《电力变压器第7部分：油浸式电力变压器负载导则》中变压器温升计算方法推算当前时段变压器温度指标。
步骤3，执行有序充电控制核心算法，将步骤2中得到的电动汽车充电需求集总参数和变压器负荷预测结果、环境温度预测结果输入控制算法中，利用GB/T1094.7-2008中的变压器标准温升模型，可以由环境温度、初始温度、变压器负荷推算调控时段J内的变压器绕组最热点温度变化，而绝缘劣化与时间和变压器绕组最热点温度的关系符合阿累尼乌斯反应速率理论。
Figure BDA0002534342480000102
其中，L为反应速率，单位为mol·m-3·s-1，θH是绕组最热点温度，单位为摄氏度，A和B是常数，e为自然对数。根据实验结果，A、B分别取15000和9.8×10-8，当最热点温度为110℃时，为标准运行工况，运行时间和等效寿命缩减时长相等。将不同运行工况下的绝缘油劣化反应程度除以标准运行工况下的结果，得到寿命加速因子。表示单位时间寿命缩减时长与标准工况运行时长的比值。当变压器温度高于110℃时，寿命加速因子大于1，当变压器温度低于110℃时，寿命加速因子小于1。
Figure BDA0002534342480000103
其中FAA是寿命加速因子，θH是绕组最热点温度，单位为摄氏度。以调控时段J变压器等效寿命衰减值最小作为优化目标，目标函数如下：
Figure BDA0002534342480000111
式中，FAA,j为第j个时段的变压器寿命加速因子，Δt为控制时间间隔；FAA,n为冷却时段中第n个时段的变压器寿命加速因子；ΔC为变压器冷却时间区间，因为变压器散热冷却需要一段时间，调控时段最终的温度将会影响之后一段时间的寿命衰减指标，因此将变压器冷却时段的寿命衰减加入目标函数进行修正。
根据前面的推导可以得到，一段时间内的变压器寿命衰减因子可以由变压器负载率曲线、环境温度曲线和变压器起始温度计算得到。
FAA,j～f(PEV,j,PULj,Aj,θ)
其中PEV,j＝[PEV,1,PEV,2,…,PEV,j]为电动汽车充电需求，PULj＝[PUL1,PUL2,…,PULj]为变压器基础负荷，Aj＝[A1,A2,…,Aj]为环境温度，θ＝[θWH,θW,θOTH,θOCH,θOL]为变压器起始温度。(其中θWH为绕组最高点温度，θW为绕组平均温度，θOTH为油箱和散热装置中绝缘油最高温度，θOCH为导管中绝缘油最高温度，θOL为绝缘油最低温度)。
该优化问题的约束条件包括，电动汽车总充电功率需要保证满足功率约束，同时保证变压器总负荷不超过β倍额定功率：
Figure BDA0002534342480000112
Pj+PULj≤β×Prated
电动汽车总充电电量需要保证满足电量约束：
Figure BDA0002534342480000113
电动汽车总充电功率PEV是充电站控制的决策变量，由于变压器寿命衰减模型非凸，本发明用遗传算法对该问题进行求解，具体流程见图2，得到在未来J个时段电动汽车总充电功率PEV。本发明以调控时段内电动汽车充电站变压器寿命衰减最小作为优化目标，优化结果满足每辆电动汽车充电需求。
优化得到的电动汽车总充电功率曲线会在基础负荷较低的时段更多地充电，有削峰填谷的功能，同时有明显的间歇充电效果，变压器每次较大负荷充电之后电动汽车充电负荷会有明显的减小，之后再增加，重复这样的过程。
由步骤3得到充电站电动汽车总充电功率指导曲线PEV，需要对每个调控时段的电动汽车充电总功率进行合理分配，控制充电桩启停使得在站每辆电动汽车的充电需求被满足，由以下子步骤实现：
步骤4-1，以每辆电动汽车的充电紧迫性作为评价标准UEV,i＝dc min,i/ji，UEV,i为当前时段与充电桩i相连电动汽车的充电紧迫性指标，dc min,i为当前时段与充电桩i相连的电动汽车所需最小的充电时段数，ji为与充电桩i相连的电动汽车剩余停车时段数。需求更为紧迫的电动汽车优先进行充电，依次开启充电紧迫性较高的电动汽车充电桩直到实际电动汽车充电总功率PE接近指导曲线PEV，若在排序边界出现紧迫性相同的电动汽车，则在排序相等的电动汽车中随机选择电动汽车进行充电。
步骤4-2，每经过一个调控时段，描述每辆电动汽车充电状态的信息将根据控制结果进行更新，或通过与电动汽车BMS进行通讯更新电动汽车充电状态。
每到新的控制时间节点，若有新的电动汽车接入编号为i(i＝1,2,3,…,N)的充电设备，则执行步骤1-4，更新电动汽车充电功率指导曲线PEV。若无新接入的电动汽车，则根据已有的电动汽车充电功率指导曲线PEV再次执行步骤4。
图4为本发明所提供的电动汽车有序充电控制系统结构图，如图4所示，一种电动汽车有序充电控制系统，包括：
电动汽车状态数据获取与传送模块401，用于获取电动汽车状态数据，并将所述电动汽车状态数据传送给决策中心；所述电动汽车状态数据包括电池容量、电动汽车最大允许荷电状态、到站荷电状态、额定充电功率以及电动汽车充电需求信息；所述电动汽车充电需求信息包括到达时间、停车时长和充电电量。
所述电动汽车状态数据获取与传送模块401具体包括：期望荷电状态确定单元，用于根据所述电动汽车状态数据确定离开时电动汽车的期望荷电状态；充电站控制时间周期获取单元，用于获取充电站控制时间周期；电动汽车停留时段确定单元，用于根据所述充电站控制时间周期确定电动汽车停留时段；第一判断单元，用于判断所述充电电量是否满足检验条件，得到第一判断结果；传送单元，用于若所述第一判断结果表示为所述充电电量满足检验条件，将所述电动汽车停留时段、所述期望荷电状态以及所述电动汽车状态数据传送给决策中心；所述检验条件为S0≤JiPΔt，其中，S0为期望充电电量，Ji为电动汽车停留时段，P为充电功率，Δt为控制时间间隔；期望充电电量降低单元，用于若所述第一判断结果表示为所述充电电量不满足检验条件，降低期望充电电量，直至满足所述检验条件。
电动汽车充电需求集总参数确定模块402，用于根据所述电动汽车充电需求信息确定电动汽车充电需求集总参数；所述电动汽车充电需求集总参数包括充电站总能量约束曲线以及总功率约束曲线。
调控时段获取模块403，用于获取充电站内电动汽车最长停车时段，并将所述充电站内电动汽车最长停车时段作为调控时段。
基础负荷曲线以及环境温度曲线确定模块404，用于在所述调控时段内，滚动更新负荷预测值以及温度预测值，并确定基础负荷曲线以及环境温度曲线。
变压器寿命加速因子确定模块405，用于根据所述基础负荷曲线以及所述环境温度曲线确定变压器寿命加速因子。
有序充电控制优化模型建立模块406，用于基于所述变压器寿命加速因子，以所述调控时段内变压器寿命衰减最小为目标，以满足所述电动汽车充电需求集总参数为约束条件，建立有序充电控制优化模型。
有序充电控制模块407，用于根据所述有序充电控制优化模型控制充电桩的启停，对待充电的电动汽车有序充电。
本发明基于变压器温升模型，评估电动汽车充电负荷对变压器寿命衰减的影响，提出了具体的有序充电控制流程框架，对充电站电动汽车充电需求进行了集总建模，得到统一的有序充电核心算法接口，更换其他控制核心算法不影响整体控制流程，能够根据充电站接入电网的具体情况选择不同的控制目标；同时提出了考虑变压器寿命衰减的有序充电核心算法，优化结果指导电动汽车间歇充电能够实现降低变压器等效寿命衰减的效果；由于变压器负载率线性增加时，最高点温度指数级增长，导致变压器老化，本发明所提供的控制方法或系统会引导充电站在基础负荷较低时更多地安排电动汽车充电，在基础负荷较高时尽可能少地安排电动汽车充电，因此，这种策略在实现减小变压器寿命衰减的同时，有削峰填谷的特点。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
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 (9)

1.一种电动汽车有序充电控制方法，其特征在于，包括：
获取电动汽车状态数据，并将所述电动汽车状态数据传送给决策中心；所述电动汽车状态数据包括电池容量、电动汽车最大允许荷电状态、到站荷电状态、额定充电功率以及电动汽车充电需求信息；所述电动汽车充电需求信息包括到达时间、停车时长和充电电量；
根据所述电动汽车充电需求信息确定电动汽车充电需求集总参数；所述电动汽车充电需求集总参数包括充电站总能量约束曲线以及总功率约束曲线；以在站电动汽车最长停车时段数作为调控时段J，定义电动汽车充电能量上限
Figure FDA0003179516770000011
为满足充电需求条件下最快速度充电能量变化曲线，即电动汽车接入充电桩后立即以最大功率充电、充电能量下限
Figure FDA0003179516770000012
为满足充电需求条件下的最慢速度充电能量变化曲线，即电动汽车在某一时间节点开始保持最大功率充电，使得电动汽车离开时的充电电量恰好满足充电需求；充电功率上限
Figure FDA0003179516770000013
为电动汽车最大充电功率组成的曲线、充电功率下限
Figure FDA0003179516770000014
为电动汽车最小充电功率组成的轨迹，电动汽车离开后，功率上下限都变为0；得到在站所有电动汽车在调控时段J内的能量约束曲线
Figure FDA0003179516770000015
功率约束曲线
Figure FDA0003179516770000016
之后将，对调控时段内的每一个时段t电动汽车能量约束曲线和功率约束曲线进行求和
Figure FDA0003179516770000017
得到充电站总能量约束曲线{E-,E+}，总功率约束曲线{P-,P+}；
获取充电站内电动汽车最长停车时段，并将所述充电站内电动汽车最长停车时段作为调控时段；
在所述调控时段内，滚动更新负荷预测值以及温度预测值，并确定基础负荷曲线以及环境温度曲线；
根据所述基础负荷曲线以及所述环境温度曲线确定变压器寿命加速因子；
基于所述变压器寿命加速因子，以所述调控时段内变压器寿命衰减最小为目标，以满足所述电动汽车充电需求集总参数为约束条件，建立有序充电控制优化模型，具体包括：
根据公式
Figure FDA0003179516770000021
建立有序充电控制优化模型；其中，ET(U)为变压器寿命衰减值；FAA,j为第j个时段的变压器寿命加速因子；FAA,n为冷却时段中第n个时段的变压器寿命加速因子；ΔC为变压器冷却时间区间；J为调控时段；
根据所述有序充电控制优化模型控制充电桩的启停，对待充电的电动汽车有序充电。
2.根据权利要求1所述的电动汽车有序充电控制方法，其特征在于，所述获取电动汽车状态数据，并将所述电动汽车状态数据传送给决策中心，具体包括：
根据所述电动汽车状态数据确定离开时电动汽车的期望荷电状态；
获取充电站控制时间周期；
根据所述充电站控制时间周期确定电动汽车停留时段；
判断所述充电电量是否满足检验条件，得到第一判断结果；
若所述第一判断结果表示为所述充电电量满足检验条件，将所述电动汽车停留时段、所述期望荷电状态以及所述电动汽车状态数据传送给决策中心；所述检验条件为S0≤JiPΔt，其中，S0为期望充电电量，Ji为电动汽车停留时段，P为充电功率，Δt为控制时间间隔；
若所述第一判断结果表示为所述充电电量不满足检验条件，降低期望充电电量，直至满足所述检验条件。
3.根据权利要求2所述的电动汽车有序充电控制方法，其特征在于，所述根据所述基础负荷曲线以及所述环境温度曲线确定变压器寿命加速因子，具体包括：
根据公式
Figure FDA0003179516770000022
确定变压器寿命加速因子，其中，FAA为变压器寿命加速因子；θH为变压器绕组最热点温度，所述绕组最热点温度是由所述基础负荷曲线、所述环境温度曲线以及初始温度得到的。
4.根据权利要求3所述的电动汽车有序充电控制方法，其特征在于，所述根据所述有序充电控制优化模型控制充电桩的启停，对待充电的电动汽车有序充电，具体包括：
根据所述有序充电控制优化模型确定充电站电动汽车总充电功率指导曲线；
根据所述充电站电动汽车总充电功率指导曲线控制充电桩的启停，对待充电的电动汽车有序充电。
5.根据权利要求4所述的电动汽车有序充电控制方法，其特征在于，所述根据所述充电站电动汽车总充电功率指导曲线控制充电桩的启停，对待充电的电动汽车有序充电，具体包括：
以每辆电动汽车的充电紧迫性作为评价标准UEV,i＝dcmin,i/ji；其中，UEV,i为当前时段与充电桩i相连电动汽车的充电紧迫性指标；dcmin,i为当前时段与充电桩i相连的电动汽车所需最小的充电时段数；ji为与充电桩i相连的电动汽车剩余停车时段数；
按照所述充电紧迫性从高到低的顺序对所述电动汽车进行排序，依次开启充电紧迫性高于紧迫性阈值的电动汽车充电桩，直到实际电动汽车充电总功率接近所述充电站电动汽车总充电功率指导曲线，对待充电的电动汽车有序充电。
6.根据权利要求5所述的电动汽车有序充电控制方法，其特征在于，所述按照所述充电紧迫性从高到低的顺序对所述电动汽车进行排序，依次开启充电紧迫性高于紧迫性阈值的电动汽车充电桩，直到实际电动汽车充电总功率接近所述充电站电动汽车总充电功率指导曲线，对待充电的电动汽车有序充电，之后还包括：
每经过一个所述调控时段，获取每辆电动汽车的充电状态，并根据有序充电控制结果进行更新；
或者，
通过与电动汽车的电池管理系统BMS进行通讯，更新电动汽车的充电状态。
7.根据权利要求5所述的电动汽车有序充电控制方法，其特征在于，所述按照所述充电紧迫性从高到低的顺序对所述电动汽车进行排序，依次开启充电紧迫性高于紧迫性阈值的电动汽车充电桩，直到实际电动汽车充电总功率接近所述充电站电动汽车总充电功率指导曲线，对待充电的电动汽车有序充电，之后还包括：
每经过一个所述调控时段，若有新的电动汽车接入充电设备，则更新充电站电动汽车总充电功率指导曲线；
若无新的电动汽车接入充电设备，则根据当前的所述充电站电动汽车总充电功率指导曲线控制充电桩的启停，对待充电的电动汽车有序充电。
8.一种电动汽车有序充电控制系统，其特征在于，包括：
电动汽车状态数据获取与传送模块，用于获取电动汽车状态数据，并将所述电动汽车状态数据传送给决策中心；所述电动汽车状态数据包括电池容量、电动汽车最大允许荷电状态、到站荷电状态、额定充电功率以及电动汽车充电需求信息；所述电动汽车充电需求信息包括到达时间、停车时长和充电电量；
电动汽车充电需求集总参数确定模块，用于根据所述电动汽车充电需求信息确定电动汽车充电需求集总参数；所述电动汽车充电需求集总参数包括充电站总能量约束曲线以及总功率约束曲线；以在站电动汽车最长停车时段数作为调控时段J，定义电动汽车充电能量上限
Figure FDA0003179516770000041
为满足充电需求条件下最快速度充电能量变化曲线，即电动汽车接入充电桩后立即以最大功率充电、充电能量下限
Figure FDA0003179516770000042
为满足充电需求条件下的最慢速度充电能量变化曲线，即电动汽车在某一时间节点开始保持最大功率充电，使得电动汽车离开时的充电电量恰好满足充电需求；充电功率上限
Figure FDA0003179516770000043
为电动汽车最大充电功率组成的曲线、充电功率下限
Figure FDA0003179516770000044
为电动汽车最小充电功率组成的轨迹，电动汽车离开后，功率上下限都变为0；得到在站所有电动汽车在调控时段J内的能量约束曲线
Figure FDA0003179516770000051
功率约束曲线
Figure FDA0003179516770000052
之后将，对调控时段内的每一个时段t电动汽车能量约束曲线和功率约束曲线进行求和
Figure FDA0003179516770000053
Figure FDA0003179516770000054
得到充电站总能量约束曲线{E-,E+}，总功率约束曲线{P-,P+}；
调控时段获取模块，用于获取充电站内电动汽车最长停车时段，并将所述充电站内电动汽车最长停车时段作为调控时段；
基础负荷曲线以及环境温度曲线确定模块，用于在所述调控时段内，滚动更新负荷预测值以及温度预测值，并确定基础负荷曲线以及环境温度曲线；
变压器寿命加速因子确定模块，用于根据所述基础负荷曲线以及所述环境温度曲线确定变压器寿命加速因子；
有序充电控制优化模型建立模块，用于基于所述变压器寿命加速因子，以所述调控时段内变压器寿命衰减最小为目标，以满足所述电动汽车充电需求集总参数为约束条件，建立有序充电控制优化模型；以调控时段J变压器等效寿命衰减值最小作为优化目标，目标函数如下：
Figure FDA0003179516770000055
式中，FAA,j为第j个时段的变压器寿命加速因子，Δt为控制时间间隔；FAA,n为冷却时段中第n个时段的变压器寿命加速因子；ΔC为变压器冷却时间区间，因为变压器散热冷却需要一段时间，调控时段最终的温度将会影响之后一段时间的寿命衰减指标，因此将变压器冷却时段的寿命衰减加入目标函数进行修正；
有序充电控制模块，用于根据所述有序充电控制优化模型控制充电桩的启停，对待充电的电动汽车有序充电。
9.根据权利要求8所述的电动汽车有序充电控制系统，其特征在于，所述电动汽车状态数据获取与传送模块具体包括：
期望荷电状态确定单元，用于根据所述电动汽车状态数据确定离开时电动汽车的期望荷电状态；
充电站控制时间周期获取单元，用于获取充电站控制时间周期；
电动汽车停留时段确定单元，用于根据所述充电站控制时间周期确定电动汽车停留时段；
第一判断单元，用于判断所述充电电量是否满足检验条件，得到第一判断结果；
传送单元，用于若所述第一判断结果表示为所述充电电量满足检验条件，将所述电动汽车停留时段、所述期望荷电状态以及所述电动汽车状态数据传送给决策中心；所述检验条件为S0≤JiPΔt，其中，S0为期望充电电量，Ji为电动汽车停留时段，P为充电功率，Δt为控制时间间隔；
期望充电电量降低单元，用于若所述第一判断结果表示为所述充电电量不满足检验条件，降低期望充电电量，直至满足所述检验条件。
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