CN111835025B - 一种群充系统及其功率分配方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种群充系统及其功率分配方法和装置，属于电动汽车充电设施的技术领域。其中方法包括以下步骤：判断电网是否处于用电高峰期；当电网处于用电高峰期时，计算群充系统的总需求功率，取总需求功率与电网分配给群充系统的可用功率之间的较小值作为群充系统可分配的功率分配总额，群充系统中有充电需求的每个充电终端分配到的充电功率为：该充电终端的需求充电功率、与该充电终端对应的需求比例系数以及集群比例系数的乘积。该方法在用电高峰期时，不论需要充电的电动汽车达到多大的规模，都不会形成巨大的充电功率，不会给电网带来冲击，不仅可以保证电网安全稳定的运行，还能够满足充电终端的充电需求。

Description

一种群充系统及其功率分配方法和装置
技术领域
本发明涉及一种群充系统及其功率分配方法和装置，属于电动汽车充电设施的技术领域。
背景技术
现有的充电设施大都为一桩一接入电网的建设方式，这种充电桩布置方式会使得电动汽车充电毫无秩序规律可言，当需要充电的电动汽车达到一定规模后，将形成巨大的充电功率，会造成冲击性负荷，给电网带来巨大冲击，使得电网的频率和电压产生波动，从而影响电网的稳定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种群充系统功率分配方法，用以解决大规模充电桩在为电动汽车进行充电时，可能会造成冲击性负荷，进而影响电网稳定的问题；同时还提供一种群充系统功率分配装置，用以解决大规模充电桩在为电动汽车进行充电时，可能会造成冲击性负荷，进而影响电网稳定的问题；同时还提供一种群充系统，用以解决大规模充电桩在为电动汽车进行充电时，可能会造成冲击性负荷，进而影响电网稳定的问题。
为实现上述目的，本发明提出一种群充系统功率分配方法，包括以下步骤：
判断电网是否处于用电高峰期；
当电网处于用电高峰期时，计算群充系统的总需求功率，取所述总需求功率与电网分配给群充系统的可用功率之间的较小值作为群充系统可分配的功率分配总额，群充系统中有充电需求的每个充电终端分配到的充电功率为：该充电终端的需求充电功率、与该充电终端对应的需求比例系数以及集群比例系数的乘积，所述集群比例系数与所述总需求功率呈反比，与所述功率分配总额呈正比，所述需求比例系数与对应的充电终端的需求相关，且需求比例系数大于0且小于1，且所述需求比例系数和集群比例系数的乘积大于0且小于1。
有益效果是：当电网处于用电高峰期时，取总需求功率与电网分配给群充系统的可用功率之间的较小值作为群充系统可分配的功率分配总额，因此不论需要充电的电动汽车达到多大的规模，都不会超出群充系统的可用功率；然后根据充电终端的需求充电功率、与该充电终端对应的需求比例系数以及集群比例系数得到该充电终端的分配到的充电功率，而且，需求比例系数与对应的充电终端的需求相关，集群比例系数与总需求功率和功率分配总额相关，且这两个系数的乘积小于1，最终充电终端分配到的功率与群充系统的整体参数以及对应充电终端的需求紧密相关。因此，在高峰期时，充电终端分配到的充电功率小于充电终端的需求充电功率，降低了对电能需求，从而降低了对电网造成的冲击，保证电网安全稳定的运行，减少了电网运营管理的难度。
进一步的，当电网不处于用电高峰期时，检测群充系统当前输出的充电功率，计算电网分配给群充系统的可用功率与所述当前输出的充电功率之差得到群充系统还能够进行分配的功率额度，然后将功率额度分配给群充系统中正在输出充电功率的充电终端。
有益效果是：当电网处于非高峰期时，可分配的功率额度为电网分配给群充系统的可用功率与当前输出的充电功率的差值，可以看出功率分配方案都是以不超出电网分配给群充系统的可用功率为前提的，然后将可分配的功率额度分配给群充系统中正在输出充电功率的充电终端，以增大充电终端的充电功率，最大化里利用电网功率，从而使得电动汽车加快充电完成的速度。
进一步的，当电网处于用电高峰期时，充电终端分配到的充电功率PD(i)的计算公式为：
其中，i＝1、2、…、N，N为群充系统中有充电需求的充电终端的个数，β为该充电终端对应的需求比例系数，β＝t(i)/T，t(i)为充电终端的需求充电时长，T为时间周期，为集群比例系数，PX(i)为充电终端的需求充电功率，/>为群充系统的总需求功率，PF为功率分配总额。
进一步的，当电网不处于用电高峰期时，在增大充电功率的充电终端完成充电后，再次计算得到群充系统还能够进行分配的功率额度，并将得到的功率额度分配给群充系统中新接入车辆的充电终端。
有益效果是：在非高峰期时，通过该方式可以加快充电终端的充电效率，尽快完成充电任务。
另外，本发明还提出一种群充系统功率分配装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器在执行所述计算机程序时实现的处理过程包括：
判断电网是否处于用电高峰期；
当电网处于用电高峰期时，计算群充系统的总需求功率，取所述总需求功率与电网分配给群充系统的可用功率之间的较小值作为群充系统可分配的功率分配总额，群充系统中有充电需求的每个充电终端分配到的充电功率为：该充电终端的需求充电功率、与该充电终端对应的需求比例系数以及集群比例系数的乘积，所述集群比例系数与所述总需求功率呈反比，与所述功率分配总额呈正比，所述需求比例系数与对应的充电终端的需求相关，且需求比例系数大于0且小于1，且所述需求比例系数和集群比例系数的乘积大于0且小于1。
有益效果是：当电网处于用电高峰期时，取总需求功率与电网分配给群充系统的可用功率之间的较小值作为群充系统可分配的功率分配总额，因此不论需要充电的电动汽车达到多大的规模，都不会超出群充系统的可用功率；然后根据充电终端的需求充电功率、与该充电终端对应的需求比例系数以及集群比例系数得到该充电终端的分配到的充电功率，而且，需求比例系数与对应的充电终端的需求相关，集群比例系数与总需求功率和功率分配总额相关，且这两个系数的乘积小于1，最终充电终端分配到的功率与群充系统的整体参数以及对应充电终端的需求紧密相关。因此，在高峰期时，充电终端分配到的充电功率小于充电终端的需求充电功率，降低了对电能需求，从而降低了对电网造成的冲击，保证电网安全稳定的运行，减少了电网运营管理的难度。
进一步的，所述计算机程序实现的处理过程还包括：当电网不处于用电高峰期时，检测群充系统当前输出的充电功率，计算电网分配给群充系统的可用功率与所述当前输出的充电功率之差得到群充系统还能够进行分配的功率额度，然后将功率额度分配给群充系统中正在输出充电功率的充电终端。
有益效果是：当电网处于非高峰期时，可分配的功率额度为电网分配给群充系统的可用功率与当前输出的充电功率的差值，可以看出功率分配方案都是以不超出电网分配给群充系统的可用功率为前提的，然后将可分配的功率额度分配给群充系统中正在输出充电功率的充电终端，以增大充电终端的充电功率，最大化里利用电网功率，从而使得电动汽车加快充电完成的速度。
进一步的，当电网处于用电高峰期时，充电终端分配到的充电功率PD(i)的计算公式为：
其中，i＝1、2、…、N，N为群充系统中有充电需求的充电终端的个数，β为该充电终端对应的需求比例系数，β＝t(i)/T，t(i)为充电终端的需求充电时长，T为时间周期，为集群比例系数，PX(i)为充电终端的需求充电功率，/>为群充系统的总需求功率，PF为功率分配总额。
进一步的，当电网不处于用电高峰期时，在增大充电功率的充电终端完成充电后，再次计算得到群充系统还能够进行分配的功率额度，并将得到的功率额度分配给群充系统中新接入车辆的充电终端。
有益效果是：在非高峰期时，通过该方式可以加快充电终端的充电效率，尽快完成充电任务。
另外，本发明还提出一种群充系统，包括群充系统拓扑结构，所述群充系统拓扑结构包括至少两个充电终端，群充系统还包括控制子系统，所述控制子系统中设置有群充系统功率分配装置，所述群充系统功率分配装置包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现的处理过程包括：
判断电网是否处于用电高峰期；
当电网处于用电高峰期时，计算群充系统的总需求功率，取所述总需求功率与电网分配给群充系统的可用功率之间的较小值作为群充系统可分配的功率分配总额，群充系统中有充电需求的每个充电终端分配到的充电功率为：该充电终端的需求充电功率、与该充电终端对应的需求比例系数以及集群比例系数的乘积，所述集群比例系数与所述总需求功率呈反比，与所述功率分配总额呈正比，所述需求比例系数与对应的充电终端的需求相关，且需求比例系数大于0且小于1，且所述需求比例系数和集群比例系数的乘积大于0且小于1。
有益效果是：当电网处于用电高峰期时，取总需求功率与电网分配给群充系统的可用功率之间的较小值作为群充系统可分配的功率分配总额，因此不论需要充电的电动汽车达到多大的规模，都不会超出群充系统的可用功率；然后根据充电终端的需求充电功率、与该充电终端对应的需求比例系数以及集群比例系数得到该充电终端的分配到的充电功率，而且，需求比例系数与对应的充电终端的需求相关，集群比例系数与总需求功率和功率分配总额相关，且这两个系数的乘积小于1，最终充电终端分配到的功率与群充系统的整体参数以及对应充电终端的需求紧密相关。因此，在高峰期时，充电终端分配到的充电功率小于充电终端的需求充电功率，降低了对电能需求，从而降低了对电网造成的冲击，保证电网安全稳定的运行，减少了电网运营管理的难度。
进一步的，计算机程序实现的处理过程还包括：当电网不处于用电高峰期时，检测群充系统当前输出的充电功率，计算电网分配给群充系统的可用功率与所述当前输出的充电功率之差得到群充系统还能够进行分配的功率额度，然后将功率额度分配给群充系统中正在输出充电功率的充电终端。
有益效果是：当电网处于非高峰期时，可分配的功率额度为电网分配给群充系统的可用功率与当前输出的充电功率的差值，可以看出功率分配方案都是以不超出电网分配给群充系统的可用功率为前提的，然后将可分配的功率额度分配给群充系统中正在输出充电功率的充电终端，以增大充电终端的充电功率，最大化里利用电网功率，从而使得电动汽车加快充电完成的速度。
附图说明
图1为本发明群充系统的功率分配方法的流程图。
具体实施方式
群充系统功率分配方法实施例：
本实施例提出的群充系统功率分配方法，如图1所示，包括以下步骤：
首先，判断电网是否处于用电高峰期，用电高峰期是指8:00-21:00，非用电高峰期是指除8:00-21:00以外的时间,通过判断时间所处的范围确定电网所处的时期，同时读取电网分配给群充系统的可用功率Pk，这里的可用功率Pk为设定好的已知量。当然用电高峰期的时间段也可以为其他时间段，根据不同区域的不同需求进行设定。
当电网处于用电高峰期时，计算群充系统的总需求功率Pj，群充系统的总需求功率Pj等于所有有充电需求的充电终端的需求充电功率之和，计算公式为：
其中，PX(i)为充电终端的需求充电功率；i＝1,2,3，……，N-1,N；N为有充电需求的充电终端的数量；
当Pj＞Pk，将Pk作为群充系统可分配的功率分配总额PF；
当Pj≤Pk，将Pj作为群充系统可分配的功率分配总额PF；
也就是说，取总需求功率Pj与电网分配给群充系统的可用功率Pk之间的较小值作为群充系统可分配的功率分配总额PF，然后为群充系统中的每个有充电需求的充电终端进行充电功率的分配。
当电网处于用电高峰期时，群充系统中有充电需求的每个充电终端分配到的充电功率PD(i)为：该充电终端的需求充电功率PX(i)、与该充电终端对应的需求比例系数β以及集群比例系数k的乘积。集群比例系数k与总需求功率Pj呈反比，与功率分配总额PF呈正比，集群比例系数需求比例系数β与对应的充电终端的需求相关，这里的充电终端的需求可以用时间表示，也可以用功率表示，本发明对此不做限制，而且作为具体的实施例，本实施例中，需求比例系数β是与时间相关的，计算公式为：β＝t(i)/T，t(i)为充电终端的需求充电时长，T为时间周期，时间周期T为用电高峰期的总共时长，如8:00-21:00，共13个小时，而且充电终端的需求充电时长一般是1个小时至2个小时，保证0＜β＜1，因为可分配的功率分配总额一般比较大，相比来说每个充电终端功率比较小，所以采用需求比例系数β来确保每个充电终端都可以分配到功率。
最终得出，充电终端分配到的充电功率PD(i)的计算公式为：
其中，i＝1、2、…、N，N为群充系统中有充电需求的充电终端的个数。
为了不对电网造成冲击，在高峰期时，要求需求比例系数β和集群比例系数k的乘积大于0且小于1。
当电网不处于用电高峰期时，检测群充系统当前输出的充电功率PSY(所有的充电终端输出的充电功率之和，也就是群充系统当前的使用功率)，计算电网分配给群充系统的可用功率与当前输出的充电功率之差得到群充系统还能够进行分配的功率额度PKF，即PKF＝PK-PSY,然后将功率额度PKF分配给群充系统中正在输出充电功率的充电终端。本发明对功率额度PKF的分配方式不做限定。
以下给出几种分配方式：
1、PKF全部分配给其中正在输出功率的其中一个充电终端；
2、按照不同需求按比例分配给各正在输出功率的充电终端；
3、对各正在输出功率的充电终端进行平均分配。
进行分配的前提是优先分配给正在给车辆进行充电的充电终端，最大化的利用电网功率，最终充电终端的充电功率等于分配前的充电终端输出的充电功率+从功率额度PKF分配到的功率。但是，为了充电终端的正常运行，分配后的充电功率需要小于或者等于需求或者充电终端最大允许输出功率。在增大充电终端的充电功率的情况下，保证充电终端正常运行。
进一步地，非高峰期时，上述分配到充电功率对应的充电终端完成充电后，再次计算得到群充系统还能够进行分配的功率额度(按照上述方式进行计算)，并将得到的功率额度分配给群充系统中新接入车辆的充电终端，分配的过程与上述相同，这里不做过多赘述。
值得注意的是，可用功率PK在用电高峰期与非高峰期时是不相同的，在用电高峰期的值一般比非高峰期小，电网在不同时期会根据自己的负荷水平分配不同的可用功率。
以充电终端分配到的充电功率PD(i)为充电终端进行充电，直至充电结束。
通过上述方法对充电终端进行充电，在高峰期时，降低了对电能需求，从而降低了对电网造成的冲击，保证电网安全稳定的运行，减少了电网运营管理的难度；非高峰期时，最大化利用电网功率，从而使得电动汽车加快充电完成的速度。
群充系统功率分配装置实施例：
本实施例提出的群充系统功率分配装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器在执行计算机程序时实现的处理过程包括：
判断电网是否处于用电高峰期；
当电网处于用电高峰期时，计算群充系统的总需求功率，取所述总需求功率与电网分配给群充系统的可用功率之间的较小值作为群充系统可分配的功率分配总额，群充系统中有充电需求的每个充电终端分配到的充电功率为：该充电终端的需求充电功率、与该充电终端对应的需求比例系数以及集群比例系数的乘积，所述集群比例系数与所述总需求功率呈反比，与所述功率分配总额呈正比，所述需求比例系数与对应的充电终端的需求相关，且需求比例系数大于0且小于1，且所述需求比例系数和集群比例系数的乘积大于0且小于1。
群充系统功率分配装置所实现的具体处理过程在上述群充系统功率分配方法实施例中已经介绍，这里不做赘述。
群充系统实施例：
本实施例提出的群充系统，包括群充系统拓扑结构，所述群充系统拓扑结构包括至少两个充电终端，群充系统还包括控制子系统，所述控制子系统中设置有群充系统功率分配装置，所述群充系统功率分配装置包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现的处理过程包括：
判断电网是否处于用电高峰期；
当电网处于用电高峰期时，计算群充系统的总需求功率，取所述总需求功率与电网分配给群充系统的可用功率之间的较小值作为群充系统可分配的功率分配总额，群充系统中有充电需求的每个充电终端分配到的充电功率为：该充电终端的需求充电功率、与该充电终端对应的需求比例系数以及集群比例系数的乘积，所述集群比例系数与所述总需求功率呈反比，与所述功率分配总额呈正比，所述需求比例系数与对应的充电终端的需求相关，且需求比例系数大于0且小于1，且所述需求比例系数和集群比例系数的乘积大于0且小于1。
群充系统功率分配装置所实现的具体处理过程在上述群充系统功率分配方法实施例中已经介绍，这里不做赘述。

Claims (8)

1.一种群充系统功率分配方法，其特征在于，包括以下步骤：
判断电网是否处于用电高峰期；
当电网处于用电高峰期时，计算群充系统的总需求功率，取所述总需求功率与电网分配给群充系统的可用功率之间的较小值作为群充系统可分配的功率分配总额，群充系统中有充电需求的每个充电终端分配到的充电功率为：该充电终端的需求充电功率、与该充电终端对应的需求比例系数以及集群比例系数的乘积，所述集群比例系数与所述总需求功率呈反比，与所述功率分配总额呈正比，所述需求比例系数与对应的充电终端的需求相关，且需求比例系数大于0且小于1，且所述需求比例系数和集群比例系数的乘积大于0且小于1；所述充电终端是用于输出充电功率至车辆的充电设备；
所述当电网处于用电高峰期时，充电终端分配到的充电功率PD(i)的计算公式为：
其中，i＝1、2、…、N，N为群充系统中有充电需求的充电终端的个数，β为该充电终端对应的需求比例系数，β＝t(i)/T，t(i)为充电终端的需求充电时长，T为用电高峰期的总共时长，为集群比例系数，PX(i)为充电终端的需求充电功率，/>为群充系统的总需求功率，PF为功率分配总额。
2.根据权利要求1所述的群充系统功率分配方法，其特征在于，当电网不处于用电高峰期时，检测群充系统当前输出的充电功率，计算电网分配给群充系统的可用功率与所述当前输出的充电功率之差得到群充系统还能够进行分配的功率额度，然后将功率额度分配给群充系统中正在输出充电功率的充电终端。
3.根据权利要求2所述的群充系统功率分配方法，其特征在于，所述当电网不处于用电高峰期时，在增大充电功率的充电终端完成充电后，再次计算得到群充系统还能够进行分配的功率额度，并将得到的功率额度分配给群充系统中新接入车辆的充电终端。
4.一种群充系统功率分配装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器在执行所述计算机程序时实现的处理过程包括：
判断电网是否处于用电高峰期；
当电网处于用电高峰期时，计算群充系统的总需求功率，取所述总需求功率与电网分配给群充系统的可用功率之间的较小值作为群充系统可分配的功率分配总额，群充系统中有充电需求的每个充电终端分配到的充电功率为：该充电终端的需求充电功率、与该充电终端对应的需求比例系数以及集群比例系数的乘积，所述集群比例系数与所述总需求功率呈反比，与所述功率分配总额呈正比，所述需求比例系数与对应的充电终端的需求相关，且需求比例系数大于0且小于1，且所述需求比例系数和集群比例系数的乘积大于0且小于1；所述充电终端是用于输出充电功率至车辆的充电设备；
所述当电网处于用电高峰期时，充电终端分配到的充电功率PD(i)的计算公式为：
其中，i＝1、2、…、N，N为群充系统中有充电需求的充电终端的个数，β为该充电终端对应的需求比例系数，β＝t(i)/T，t(i)为充电终端的需求充电时长，T为用电高峰期的总共时长，为集群比例系数，PX(i)为充电终端的需求充电功率，/>为群充系统的总需求功率，PF为功率分配总额。
5.根据权利要求4所述的群充系统功率分配装置，其特征在于，所述计算机程序实现的处理过程还包括：当电网不处于用电高峰期时，检测群充系统当前输出的充电功率，计算电网分配给群充系统的可用功率与所述当前输出的充电功率之差得到群充系统还能够进行分配的功率额度，然后将功率额度分配给群充系统中正在输出充电功率的充电终端。
6.根据权利要求5所述的群充系统功率分配装置，其特征在于，所述当电网不处于用电高峰期时，在增大充电功率的充电终端完成充电后，再次计算得到群充系统还能够进行分配的功率额度，并将得到的功率额度分配给群充系统中新接入车辆的充电终端。
7.一种群充系统，包括群充系统拓扑结构，所述群充系统拓扑结构包括至少两个充电终端，其特征在于，群充系统还包括控制子系统，所述控制子系统中设置有群充系统功率分配装置，所述群充系统功率分配装置包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现的处理过程包括：
判断电网是否处于用电高峰期；
当电网处于用电高峰期时，计算群充系统的总需求功率，取所述总需求功率与电网分配给群充系统的可用功率之间的较小值作为群充系统可分配的功率分配总额，群充系统中有充电需求的每个充电终端分配到的充电功率为：该充电终端的需求充电功率、与该充电终端对应的需求比例系数以及集群比例系数的乘积，所述集群比例系数与所述总需求功率呈反比，与所述功率分配总额呈正比，所述需求比例系数与对应的充电终端的需求相关，且需求比例系数大于0且小于1，且所述需求比例系数和集群比例系数的乘积大于0且小于1；所述充电终端是用于输出充电功率至车辆的充电设备；
所述当电网处于用电高峰期时，充电终端分配到的充电功率PD(i)的计算公式为：
其中，i＝1、2、…、N，N为群充系统中有充电需求的充电终端的个数，β为该充电终端对应的需求比例系数，β＝t(i)/T，t(i)为充电终端的需求充电时长，T为用电高峰期的总共时长，为集群比例系数，PX(i)为充电终端的需求充电功率，/>为群充系统的总需求功率，PF为功率分配总额。
8.根据权利要求7所述的群充系统，其特征在于，所述计算机程序实现的处理过程还包括：当电网不处于用电高峰期时，检测群充系统当前输出的充电功率，计算电网分配给群充系统的可用功率与所述当前输出的充电功率之差得到群充系统还能够进行分配的功率额度，然后将功率额度分配给群充系统中正在输出充电功率的充电终端。
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