CN111681127A - 一种居民小区电动汽车有序充放电控制方法 - Google Patents

一种居民小区电动汽车有序充放电控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111681127A
CN111681127A CN202010407836.9A CN202010407836A CN111681127A CN 111681127 A CN111681127 A CN 111681127A CN 202010407836 A CN202010407836 A CN 202010407836A CN 111681127 A CN111681127 A CN 111681127A
Authority
CN
China
Prior art keywords
charging
period
time
power
electric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010407836.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111681127B (zh
Inventor
李正明
李海斌
汪洋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University
Original Assignee
Jiangsu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University filed Critical Jiangsu University
Priority to CN202010407836.9A priority Critical patent/CN111681127B/zh
Publication of CN111681127A publication Critical patent/CN111681127A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111681127B publication Critical patent/CN111681127B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00Systems or methods specially adapted for specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06Electricity, gas or water supply
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明公开了一种居民小区电动汽车有序充放电控制方法,属于电动汽车充电控制技术领域。该方法基于峰谷分时电价,根据电动汽车车主的最后返回时间,返回时的剩余电量计算出符合用户利益的充放电指令行为。在满足用户出行需求,尊重其参与放电调度意愿的前提下,对电动汽车进行谷时段反序充电和计及功率限制的峰时段馈电。该方法能够有效降低电动汽车车主的实际用车成本,提高其用车满意度;同时可以平抑小区配电网的用电负荷曲线,大幅减少电动汽车充电对电网的负面影响。本发明计算简单、效率高,可以满足小区配电容量不增加条件下户主电动汽车的日常充电需求。

Description

一种居民小区电动汽车有序充放电控制方法
技术领域
本发明属于电动汽车充电控制技术领域,具体涉及一种居民小区电动汽车有序充放电控制方法。
背景技术
随着环境问题的日益严重,政府加大了推广、扶持电动汽车产业的力度,因此近年来电动汽车的保有量获得了显著增长。然而,受居民出行规律的影响,电动汽车充电具有较明显的聚集特性,大量车主用电高峰时段的充电行为会加重配电网的局部用电负担。同时,由于我国智能配电居民小区的建设还不够完善,已有小区的供电容量可能无法满足相应的充电需求,而变压器的扩容工程面临多方面的困难。一定程度上会阻碍电动汽车的发展。
在满足居民用车需求的前提下,优化控制电动汽车的充电方式。充分利用现行的峰谷分时电价政策,在用电低谷时段充电,用电高峰时段借助V2G(Vehicle to Grid)技术向电网馈电。将电动汽车视作负荷和分布式电源的结合体,既可以平抑配电网的用电负荷曲线,降低负荷峰谷差,又能削减车主的实际用车成本,提高用车满意度,从而实现电网与用户的双赢。
已有学者提出了一些充电控制方法,比如基于分时电价时段,以起始充电时间最早,充电费用最低为优化目标,但极易在谷时电价起始阶段产生一个新的用电高峰,谷时段可用电余量未得到充分利用。同时,汽车始终以额定功率充电也不利于平抑小区配电网的用电负荷曲线。另外,现有研究往往会忽略电动汽车向电网馈电的积极影响。
发明内容
为解决上述问题,本发明提出了一种降低车主的实际用车成本,提高用车满意度,平抑配电网的用电负荷曲线,并提高配电设备的可靠性和稳定性居民小区电动汽车有序充放电控制方法。
本发明的技术方案为:一种居民小区电动汽车有序充放电控制方法,包括如下步骤:
步骤1、统计居民小区电动汽车的最后返回时刻、日行驶里程数、初始剩余电量以及保有量,另外,获取当地居民用电峰谷电价的时段划分信息;
步骤2、对统计的数据进行归一化处理,用极大似然估计法发现车辆最后返回时刻、初始剩余电量满足正态分布,日行驶里程满足对数正态分布,分析得出统计数据概率密度分布函数中的期望值和标准差;
步骤3、读取电动汽车的最后返回时刻、初始剩余电量和电池容量,计算出电动汽车常规充电所需时间,谷时段可用充电时长以及临界剩余电量;
步骤4、根据步骤3中读取的电动汽车最后返回时刻,剩余电量以及计算得到的常规充电所需时间和谷时段可用充电时长的不同情况,基于计及功率限制的峰时段放电、谷时段反序充电的控制方法生成具体的电动汽车充放电指令;
步骤5、根据步骤4生成的充放电控制指令,计算得出每辆电动汽车的用电负荷,叠加得到电动汽车的总用电负荷曲线;
步骤6、将电动汽车的总用电负荷与小区的基础用电负荷相加,生成该小区当日的总用电负荷曲线。
进一步,所述步骤2中,最后返回时刻为电动汽车满足的最早开始充电时间,那么最早开始充电时间满足如下正态分布,其概率密度函数为:
Figure BDA0002492056700000021
式中,最早开始充电时间期望值μs=17.6,最早开始充电时间标准差σs=3.4;
初始剩余电量为电动汽车最后返回时刻剩余的电荷量,其概率密度函数为:
Figure BDA0002492056700000022
式中,初始剩余电量期望值μc=0.5137,初始剩余电量标准差σc=0.1772;
日行驶里程满足如下对数正态分布,其概率密度函数为:
Figure BDA0002492056700000023
式中,日行驶里程期望值μL=3.2,日行驶里程标准差σL=0.88。
进一步,所述步骤3具体包括:
步骤301、将1天24小时以15分钟为一个单位时间段平均分成96部分;
步骤302、根据电动汽车最后返回时刻的概率密度函数得到车主最后返回小区的时间分布情况;
步骤303、根据电动汽车日行驶里程数的概率密度函数得到汽车日行驶里程的分布情况;
步骤304、根据电动汽车初始剩余电量的概率密度函数得到汽车初始剩余电量的分布情况;
步骤305、计算电动汽车常规充电所需时间T1和谷时段可用充电时长T2
具体地,当前电动汽车的信息包括:最后返回时刻Ts,日行驶里程数L,百公里耗电量E100,初始剩余电量SOC1,电池容量B,充电桩的信息包括:额定充放电功率Pn,效率μ,计算常规充电所需时间T1和谷时段可用充电时长T2
T1的计算公式为
Figure BDA0002492056700000031
其中
Figure BDA0002492056700000032
表示对x向上取整数;
上式为电动汽车以额定功率充电直至可以满足出行要求所需的充电时长,日行驶里程数代表了车主的日常用车需求,通过计算可以间接知晓当前电动汽车所需的电能量;
由于时长要求的单位是以15分钟计数的小时间段,因此需要在原有以小时作为单位的基础上加以换算,同时为尽可能保证电动汽车动力电池的能量,还需再做一步向上取整操作;
同样,谷时段可用充电时长T2的单位也是以15分钟计数的小时间段,目的是与T1的数值作比较,判断电动汽车是否具备参与谷时段反序充电的条件:
T2的计算公式为
Figure BDA0002492056700000033
所述步骤3中的临界剩余电量是指谷时段来临时电动汽车为满足出行要求所需的最低剩余电量,目的是与初始剩余电量SOC1的数值作比较,判断电动汽车是否具备参与峰时段放电的条件;计算临界剩余电量SOC2
SOC2的计算公式为
Figure BDA0002492056700000034
进一步,所述步骤4中的功率限制是指:允许电动汽车以不高于额定功率的速率向小区电网放电,但谷时段电动汽车不考虑馈电,且充电功率始终默认为充电桩的额定功率;
所述步骤4中的谷时段反序充电是指:若谷时段可用充电时长T2大于常规充电所需时间T1,电动汽车从距离谷时段结束前(T2-T1)的时刻开始充电;反之,则电动汽车的开始充电时刻处于谷时段正式开始时刻之前(T1-T2)的位置。
进一步,所述步骤4中的计及功率限制的峰时段放电、谷时段反序充电的控制方法:
首先,判断电动汽车最后返回时刻的位置;
若Ts≥22,说明车主在谷时段返回,不具备参与放电的条件;此时比较电动汽车谷时段可用充电时长T2与常规充电所需时间T1的数值大小;
若T1≥T2,对电动汽车进行无序充电,得出需要的充电时段;否则,电动汽车参与谷时段反序充电,继而判断T1与谷时后半段(0:00—7:00)28个单位小时间段的大小情况,计算出相应的充电时段;
若Ts<22,说明车主在峰时段返回,电动汽车存在参与放电的可能性,此时比较电动汽车初始剩余电量SOC1与临界剩余电量SOC2的数值大小;
若SOC1≤SOC2,对电动汽车进行无序充电,得出需要的充电时段;反之,说明电池有充足的电量参与放电,询问车主是否有意愿参与馈电,若无,对电动汽车进行谷时段反序充电,计算得出充电时段;反之,计算此时的放电功率并与充电桩的额定功率进行比较,进一步优化电动汽车的实际放电功率和放电时段;
最后,根据计算得出的电动汽车充放电功率和时段,生成具体的充放电控制指令。
进一步,所述步骤4中的电动汽车充放电指令包含3种情况:
1)谷时段反序充电:
Figure BDA0002492056700000041
但车主无意愿参与馈电
当Ts≥22&T1<T2或者Ts<22&SOC1>SOC2,但车主无意愿参与馈电时,充电功率均为额定功率Pn
若T1≤28,充电时段为[28-T1,28];反之,若T1>28,充电时段为[0,28]∪[96-(T1-28),96];
2)无序充电:
Figure BDA0002492056700000042
当Ts≥22&T1≥T2时,充电功率为额定功率Pn,充电时段为
Figure BDA00024920567000000412
当Ts<22&SOC1≤SOC2时,充电功率为额定功率Pn,若
Figure BDA0002492056700000044
,充电时段为
Figure BDA0002492056700000045
Figure BDA0002492056700000046
;反之,若
Figure BDA0002492056700000047
,充电时段为
Figure BDA0002492056700000048
3)峰时段放电,谷时段充电:Ts<22&SOC1>SOC2且车主有意愿参与馈电,当Ts<22&SOC1>SOC2,且车主有意愿参与馈电时,计算放电功率Pf
Pf的计算公式为
Figure BDA0002492056700000043
若Pf≤Pn,电动汽车的放电功率为Pf,放电时段为
Figure BDA0002492056700000049
;充电功率为额定功率Pn,充电时段为[88,96]∪[0,28];反之,若Pf>Pn,电动汽车的放电功率为Pn,放电时段为
Figure BDA00024920567000000410
;充电功率为额定功率Pn,充电时段为
Figure BDA00024920567000000411
本发明的有益效果是:基于峰谷分时电价机制和用户出行规律,提出了一种居民小区电动汽车有序充放电控制方法。充放电控制方法包括:谷时段反序充电,电动汽车常规无序充电和计及功率限制的峰时段放电、谷时段充电三种充放电控制模式。在不改变车主出行规律和满足其用车需求的前提条件下,基于峰谷分时电价机制的刺激引导,优化调度户主电动汽车的实际充放电行为。充分利用谷电价后半时段丰富的可用电余量。同时在尊重车主意愿的前提下,将电动汽车视作分布式电源,在用电高峰期以一定功率向电网进行馈电。一方面既可以降低车主的实际用车成本,提高用车满意度;另一方面又能平抑配电网的用电负荷曲线,提高配电设备的可靠性和稳定性。
附图说明
图1是某居民小区电动汽车最后返回时刻的概率分布图;
图2是某居民小区电动汽车初始剩余电量的概率分布图;
图3是某居民小区电动汽车日行驶里程的概率分布图;
图4是某居民小区基础用电的负荷曲线;
图5是计及功率限制的峰时段放电、谷时段反序充电的控制框图。
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明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步的详细说明。
一种居民小区电动汽车有序充放电控制方法,包括:
步骤1、统计居民小区电动汽车的最后返回时刻、日行驶里程数、初始剩余电量以及保有量,另外,获取当地居民用电峰谷电价的时段划分信息;
表1是我国某城市实施的居民用电峰谷电价时段划分信息。
用电类型 时间段 电价
峰时段 7:00--22:00 0.5583(元/度)
谷时段 22:00—次日7:00 0.3583(元/度)
步骤2、对统计的数据进行归一化处理,用极大似然估计法发现车辆最后返回时刻、初始剩余电量满足正态分布,日行驶里程满足对数正态分布,分析得出统计数据概率密度分布函数中的期望值和标准差;这三个基础数据的分布情况分别如图1,2,3所示,从图1可以看出82%的车主是在谷时段之前返回家中的;图2显示大量电动汽车最后一次返回家中时仍储存有充足电量;图3表明56%的车主日行驶里程在35km以内,谷时段充电就可以满足其用车需求。这些数据都为电动汽车参与峰时段放电提供了先决条件。具体地,车辆最后返回时刻为电动汽车满足的最早开始充电时间,那么最早开始充电时间满足如下正态分布,其概率密度函数为:
Figure BDA0002492056700000061
式中,期望值μs=17.6,标准差σs=3.4
初始剩余电量为电动汽车最后返回时刻剩余的电荷量,其概率密度函数为:
Figure BDA0002492056700000062
式中,期望值μc=0.5137,标准差σc=0.1772
日行驶里程满足如下对数正态分布,其概率密度函数为:
Figure BDA0002492056700000063
式中,期望值μL=3.2,标准差σL=0.88
步骤3、读取电动汽车的最后返回时刻、初始剩余电量和电池容量,计算出电动汽车常规充电所需时间,谷时段可用充电时长以及临界剩余电量;
所述步骤3具体包括:
步骤301、将1天24小时以15分钟为一个单位时间段平均分成96部分;
步骤302、根据电动汽车最后返回时刻的概率密度函数得到车主最后返回小区的时间分布情况;
步骤303、根据电动汽车日行驶里程数的概率密度函数得到汽车日行驶里程的分布情况;
步骤304、根据电动汽车初始剩余电量的概率密度函数得到汽车初始剩余电量的分布情况;
步骤305、计算电动汽车常规充电所需时间T1和谷时段可用充电时长T2
具体地,当前电动汽车的信息包括:最后返回时刻Ts,日行驶里程数L,百公里耗电量E100,初始剩余电量SOC1,电池容量B。充电桩的信息包括:额定充放电功率Pn,效率μ。计算常规充电所需时间T1和谷时段可用充电时长T2
T1的计算公式为
Figure BDA0002492056700000064
其中
Figure BDA0002492056700000065
表示对x向上取整数。
上式为电动汽车以额定功率充电直至可以满足出行要求所需的充电时长,日行驶里程数代表了车主的日常用车需求,通过计算可以间接知晓当前电动汽车所需的电能量。由于时长要求的单位是以15分钟计数的小时间段,因此需要在原有以小时作为单位的基础上加以换算,同时为尽可能保证电动汽车动力电池的能量,还需再做一步向上取整操作。
同样,谷时段可用充电时长T2的单位也是以15分钟计数的小时间段。目的是与T1的数值作比较,判断电动汽车是否具备参与谷时段反序充电的条件。
T2的计算公式为
Figure BDA0002492056700000071
所述步骤3中的临界剩余电量是指谷时段来临时电动汽车为满足出行要求所需的最低剩余电量。目的是与初始剩余电量SOC1的数值作比较,判断电动汽车是否具备参与峰时段放电的条件。计算临界剩余电量SOC2
SOC2的计算公式为
Figure BDA0002492056700000072
步骤4、根据步骤3中读取的电动汽车最后返回时刻,剩余电量以及计算得到的常规充电所需时间和谷时段可用充电时长的不同情况,基于计及功率限制的峰时段放电、谷时段反序充电的控制方法生成具体的电动汽车充放电指令;
图4是我国某城市居民小区基础用电的负荷曲线。从图中不难发现,居民小区的用电行为具有很强的规律性,用电高峰集中在中午11点和晚上18点左右,晚上22点至凌晨7点是用电低谷期,且可用电余量是随时间递增的,因此可以积极引导用户参与峰时段放电,谷时段反序充电。
所述步骤4中的功率限制是指:允许电动汽车以不高于额定功率的速率向小区电网放电。但谷时段电动汽车不考虑馈电,且充电功率始终默认为充电桩的额定功率。
所述步骤4中的谷时段反序充电是指:若谷时段可用充电时长T2大于常规充电所需时间T1,电动汽车从距离谷时段结束前(T2-T1)的时刻开始充电;反之,则电动汽车的开始充电时刻处于谷时段正式开始时刻之前(T1-T2)的位置。
所述步骤4中的计及功率限制的峰时段放电、谷时段反序充电的控制方法如图5所示。
首先,判断电动汽车最后返回时刻的位置。
若Ts≥22,说明车主在谷时段返回,不具备参与放电的条件。此时比较电动汽车谷时段可用充电时长T2与常规充电所需时间T1的数值大小。若T1≥T2,对电动汽车进行无序充电,得出需要的充电时段;否则,电动汽车参与谷时段反序充电,继而判断T1与谷时后半段(0:00—7:00)28个单位小时间段的大小情况,计算出相应的充电时段。
若Ts<22,说明车主在峰时段返回,电动汽车存在参与放电的可能性。此时比较电动汽车初始剩余电量SOC1与临界剩余电量SOC2的数值大小。若SOC1≤SOC2,对电动汽车进行无序充电,得出需要的充电时段;反之,说明电池有充足的电量参与放电。询问车主是否有意愿参与馈电,若无,对电动汽车进行谷时段反序充电,计算得出充电时段;反之,计算此时的放电功率并与充电桩的额定功率进行比较,进一步优化电动汽车的实际放电功率和放电时段。
最后,根据计算得出的电动汽车充放电功率和时段,生成具体的充放电控制指令。
所述步骤4中的充放电控制方法包含3种情况:
1、谷时段反序充电:
Figure BDA0002492056700000081
但车主无意愿参与馈电
当Ts≥22&T1<T2或者Ts<22&SOC1>SOC2,但车主无意愿参与馈电时,充电功率均为额定功率Pn
若T1≤28,充电时段为[28-T1,28];反之,若T1>28,充电时段为[0,28]∪[96-(T1-28),96]。
2、无序充电:
Figure BDA0002492056700000082
当Ts≥22&T1≥T2时,充电功率为额定功率Pn,充电时段为
Figure BDA0002492056700000084
当Ts<22&SOC1≤SOC2时,充电功率为额定功率Pn。若
Figure BDA0002492056700000085
,充电时段为
Figure BDA0002492056700000086
Figure BDA0002492056700000087
;反之,若
Figure BDA0002492056700000088
,充电时段为
Figure BDA0002492056700000089
3、峰时段放电,谷时段充电:Ts<22&SOC1>SOC2且车主有意愿参与馈电
当Ts<22&SOC1>SOC2,且车主有意愿参与馈电时,计算放电功率Pf
Pf的计算公式为
Figure BDA0002492056700000083
若Pf≤Pn,电动汽车的放电功率为Pf,放电时段为
Figure BDA00024920567000000810
;充电功率为额定功率Pn,充电时段为[88,96]∪[0,28];反之,若Pf>Pn,电动汽车的放电功率为Pn,放电时段为
Figure BDA00024920567000000811
;充电功率为额定功率Pn,充电时段为
Figure BDA00024920567000000812
步骤5、根据步骤4生成的充放电控制指令,计算得出每辆电动汽车的用电负荷,叠加得到电动汽车的总用电负荷曲线;
步骤6、将电动汽车的总用电负荷与小区的基础用电负荷相加,生成该小区当日的总用电负荷曲线。
本发明属于电动汽车充电控制技术领域,具体涉及一种居民小区电动汽车有序充放电控制方法。该方法基于峰谷分时电价,根据电动汽车车主的最后返回时间,返回时的剩余电量计算出符合用户利益的充放电指令行为。在满足用户出行需求,尊重其参与放电调度意愿的前提下,对电动汽车进行谷时段反序充电和计及功率限制的峰时段馈电。该方法能够有效降低电动汽车车主的实际用车成本,提高其用车满意度;同时可以平抑小区配电网的用电负荷曲线,大幅减少电动汽车充电对电网的负面影响。本发明计算简单、效率高,可以满足小区配电容量不增加条件下户主电动汽车的日常充电需求。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种居民小区电动汽车有序充放电控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1、统计居民小区电动汽车的最后返回时刻、日行驶里程数、初始剩余电量以及保有量,另外,获取当地居民用电峰谷电价的时段划分信息;
步骤2、对统计的数据进行归一化处理,用极大似然估计法发现车辆最后返回时刻、初始剩余电量满足正态分布,日行驶里程满足对数正态分布,分析得出统计数据概率密度分布函数中的期望值和标准差;
步骤3、读取电动汽车的最后返回时刻、初始剩余电量和电池容量,计算出电动汽车常规充电所需时间,谷时段可用充电时长以及临界剩余电量;
步骤4、根据步骤3中读取的电动汽车最后返回时刻,剩余电量以及计算得到的常规充电所需时间和谷时段可用充电时长的不同情况,基于计及功率限制的峰时段放电、谷时段反序充电的控制方法生成具体的电动汽车充放电控制指令;
步骤5、根据步骤4生成的充放电控制指令,计算得出每辆电动汽车的用电负荷,叠加得到电动汽车的总用电负荷曲线;
步骤6、将电动汽车的总用电负荷与小区的基础用电负荷相加,生成该小区当日的总用电负荷曲线。
2.根据权利要求1所述的一种居民小区电动汽车有序充放电控制方法,其特征在于,所述步骤2中,最后返回时刻为电动汽车满足的最早开始充电时间,那么最早开始充电时间满足如下正态分布,其概率密度函数为:
Figure FDA0002492056690000011
式中,最早开始充电时间期望值μs=17.6,最早开始充电时间标准差σs=3.4;
初始剩余电量为电动汽车最后返回时刻剩余的电荷量,其概率密度函数为:
Figure FDA0002492056690000012
式中,初始剩余电量期望值μc=0.5137,初始剩余电量标准差σc=0.1772;
日行驶里程满足如下对数正态分布,其概率密度函数为:
Figure FDA0002492056690000013
式中,日行驶里程数L,日行驶里程期望值μL=3.2,日行驶里程标准差σL=0.88。
3.根据权利要求1所述的一种居民小区电动汽车有序充放电控制方法,其特征在于,所述步骤3具体包括:
步骤301、将1天24小时以15分钟为一个单位时间段平均分成96部分;
步骤302、根据电动汽车最后返回时刻的概率密度函数得到车主最后返回小区的时间分布情况;
步骤303、根据电动汽车日行驶里程数的概率密度函数得到汽车日行驶里程的分布情况;
步骤304、根据电动汽车初始剩余电量的概率密度函数得到汽车初始剩余电量的分布情况;
步骤305、计算电动汽车常规充电所需时间T1和谷时段可用充电时长T2
具体地,当前电动汽车的信息包括:最后返回时刻Ts,日行驶里程数L,百公里耗电量E100,初始剩余电量SOC1,电池容量B,充电桩的信息包括:额定充放电功率Pn,效率μ,计算常规充电所需时间T1和谷时段可用充电时长T2
T1的计算公式为
Figure FDA0002492056690000021
其中
Figure FDA0002492056690000022
表示对x向上取整数;
上式为电动汽车以额定功率充电直至可以满足出行要求所需的充电时长,日行驶里程数代表了车主的日常用车需求,通过计算可以间接知晓当前电动汽车所需的电能量;
由于时长要求的单位是以15分钟计数的小时间段,因此需要在原有以小时作为单位的基础上加以换算,同时为尽可能保证电动汽车动力电池的能量,还需再做一步向上取整操作;
同样,谷时段可用充电时长T2的单位也是以15分钟计数的小时间段,目的是与T1的数值作比较,判断电动汽车是否具备参与谷时段反序充电的条件:
T2的计算公式为
Figure FDA0002492056690000023
所述步骤3中的临界剩余电量是指谷时段来临时电动汽车为满足出行要求所需的最低剩余电量,目的是与初始剩余电量SOC1的数值作比较,判断电动汽车是否具备参与峰时段放电的条件;计算临界剩余电量SOC2
SOC2的计算公式为
Figure FDA0002492056690000024
4.根据权利要求1所述的一种居民小区电动汽车有序充放电控制方法,其特征在于,
所述步骤4中的功率限制是指:允许电动汽车以不高于额定功率的速率向小区电网放电,但谷时段电动汽车不考虑馈电,且充电功率始终默认为充电桩的额定功率;
所述步骤4中的谷时段反序充电是指:若谷时段可用充电时长T2大于常规充电所需时间T1,电动汽车从距离谷时段结束前(T2-T1)的时刻开始充电;反之,则电动汽车的开始充电时刻处于谷时段正式开始时刻之前(T1-T2)的位置。
5.根据权利要求3所述的一种居民小区电动汽车有序充放电控制方法,其特征在于,所述步骤4中的计及功率限制的峰时段放电、谷时段反序充电的控制方法为:
首先,判断电动汽车最后返回时刻的位置;
若Ts≥22,说明车主在谷时段返回,不具备参与放电的条件;此时比较电动汽车谷时段可用充电时长T2与常规充电所需时间T1的数值大小;
若T1≥T2,对电动汽车进行无序充电,得出需要的充电时段;否则,电动汽车参与谷时段反序充电,继而判断T1与谷时后半段(0:00—7:00)28个单位小时间段的大小情况,计算出相应的充电时段;
若Ts<22,说明车主在峰时段返回,电动汽车存在参与放电的可能性,此时比较电动汽车初始剩余电量SOC1与临界剩余电量SOC2的数值大小;
若SOC1≤SOC2,对电动汽车进行无序充电,得出需要的充电时段;反之,说明电池有充足的电量参与放电,询问车主是否有意愿参与馈电,若无,对电动汽车进行谷时段反序充电,计算得出充电时段;反之,计算此时的放电功率并与充电桩的额定功率进行比较,进一步优化电动汽车的实际放电功率和放电时段;
最后,根据计算得出的电动汽车充放电功率和时段,生成具体的充放电控制指令。
6.根据权利要求5所述的一种居民小区电动汽车有序充放电控制方法,其特征在于,所述步骤4中的充放电控制指令包含3种情况:
1)谷时段反序充电:
Figure FDA0002492056690000031
但车主无意愿参与馈电,
当Ts≥22&T1<T2或者Ts<22&SOC1>SOC2,但车主无意愿参与馈电时,充电功率均为额定功率Pn
若T1≤28,充电时段为[28-T1,28];反之,若T1>28,充电时段为[0,28]∪[96-(T1-28),96];
2)无序充电:
Figure FDA0002492056690000032
当Ts≥22&T1≥T2时,充电功率为额定功率Pn,充电时段为
Figure FDA0002492056690000033
当Ts<22&SOC1≤SOC2时,充电功率为额定功率Pn,若
Figure FDA0002492056690000034
充电时段为
Figure FDA0002492056690000035
Figure FDA0002492056690000036
反之,若
Figure FDA0002492056690000037
充电时段为
Figure FDA0002492056690000038
3)峰时段放电,谷时段充电:Ts<22&SOC1>SOC2且车主有意愿参与馈电,当Ts<22&SOC1>SOC2,且车主有意愿参与馈电时,计算放电功率Pf
Pf的计算公式为
Figure FDA0002492056690000041
若Pf≤Pn,电动汽车的放电功率为Pf,放电时段为
Figure FDA0002492056690000042
充电功率为额定功率Pn,充电时段为[88,96]∪[0,28];反之,若Pf>Pn,电动汽车的放电功率为Pn,放电时段为
Figure FDA0002492056690000043
充电功率为额定功率Pn,充电时段为
Figure FDA0002492056690000044
CN202010407836.9A 2020-05-14 2020-05-14 一种居民小区电动汽车有序充放电控制方法 Active CN111681127B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010407836.9A CN111681127B (zh) 2020-05-14 2020-05-14 一种居民小区电动汽车有序充放电控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010407836.9A CN111681127B (zh) 2020-05-14 2020-05-14 一种居民小区电动汽车有序充放电控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111681127A true CN111681127A (zh) 2020-09-18
CN111681127B CN111681127B (zh) 2023-09-22

Family

ID=72452465

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010407836.9A Active CN111681127B (zh) 2020-05-14 2020-05-14 一种居民小区电动汽车有序充放电控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111681127B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113022359A (zh) * 2021-03-10 2021-06-25 广东电网有限责任公司韶关供电局 电动汽车充放电控制方法、装置、充放电控制设备及介质
CN113269372A (zh) * 2021-06-23 2021-08-17 华北电力大学 一种考虑用户意愿的集群电动汽车可调度容量预测评估方法
CN117639036A (zh) * 2023-11-21 2024-03-01 广东健电新能源科技有限公司 一种充电桩的充放电规划方法及系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013131242A1 (zh) * 2012-03-06 2013-09-12 华北电力大学 一种用于最低谷充电的设备及方法
CN103679299A (zh) * 2013-12-30 2014-03-26 华北电力大学(保定) 兼顾车主满意度的电动汽车最优峰谷分时电价定价方法
CN108944531A (zh) * 2018-07-24 2018-12-07 河海大学常州校区 一种电动汽车有序充电控制方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013131242A1 (zh) * 2012-03-06 2013-09-12 华北电力大学 一种用于最低谷充电的设备及方法
CN103679299A (zh) * 2013-12-30 2014-03-26 华北电力大学(保定) 兼顾车主满意度的电动汽车最优峰谷分时电价定价方法
CN108944531A (zh) * 2018-07-24 2018-12-07 河海大学常州校区 一种电动汽车有序充电控制方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113022359A (zh) * 2021-03-10 2021-06-25 广东电网有限责任公司韶关供电局 电动汽车充放电控制方法、装置、充放电控制设备及介质
CN113269372A (zh) * 2021-06-23 2021-08-17 华北电力大学 一种考虑用户意愿的集群电动汽车可调度容量预测评估方法
CN117639036A (zh) * 2023-11-21 2024-03-01 广东健电新能源科技有限公司 一种充电桩的充放电规划方法及系统
CN117639036B (zh) * 2023-11-21 2024-04-26 广东健电新能源科技有限公司 一种充电桩的充放电规划方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN111681127B (zh) 2023-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108520314B (zh) 结合v2g技术的主动配电网调度方法
CN107719180B (zh) 基于电动汽车柔性充电的混合型停车场多源互补充电方法
CN111681127B (zh) 一种居民小区电动汽车有序充放电控制方法
CN103679299A (zh) 兼顾车主满意度的电动汽车最优峰谷分时电价定价方法
CN110733370B (zh) 一种基于双层优化算法的电动汽车充电站有序充电方法
CN109948823B (zh) 一种光储充电塔自适应鲁棒日前优化调度方法
CN103241130A (zh) 一种电动公交车充换电站的能量管理方法及系统
CN113949091B (zh) 一种智能充电电动汽车能源网联调度方法及系统
Gao et al. Research on time-of-use price applying to electric vehicles charging
CN108320064A (zh) 一种电动汽车与风电协同充电双层优化调度方法
CN111064214A (zh) 基于电动汽车两阶段滚动式策略的配电网优化调度方法
CN111738518B (zh) 一种基于计及平均放电率的电动汽车充放电调度方法
CN109849694B (zh) 一种基于在线凸规划的混合储能式有轨电车能量管理方法
CN110852494A (zh) 一种计及需求响应的电动汽车概率负荷预测方法
CN112865146A (zh) 一种用户侧储能系统协调化运行策略的生成方法
CN114036459A (zh) 基于v2g调度响应下的电动汽车用能绿色程度计算方法
CN115549159A (zh) 一种考虑调峰成本的大规模电动汽车分群调度策略
CN105207241A (zh) 一种基于荷电状态检测的电动汽车调频优化控制方法
CN112332433B (zh) 一种电动汽车参与填谷辅助服务可转移负荷容量分析方法
CN110861508B (zh) 居民区直流充电机共享充电控制方法、系统及存储介质
CN112072713A (zh) 一种配电网调度方法和存储介质
CN114640133B (zh) 一种基于实时信息的城市电网电动汽车协同调控方法及系统
Karmaker et al. Fuzzy logic based optimization for electric vehicle charging station in Bangladesh
Hu et al. Optimal Configuration of Energy Storage Capacity for Fast Charging Stations Oriented to Electric Taxis
Chen et al. Research on sequential charging control strategy considering charging continuity of electric vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant