CN114614485A - 基于多信息融合算法的区域电动汽车充放电控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于多信息融合算法的区域电动汽车充放电控制方法，属于电动汽车充电技术领域，其方法包括：借助检测接入充电桩的电动汽车的各种信息、设置启动条件、构建优先充电对象和临时储能单元、设置结束条件等各个步骤；本发明可实现在用电高峰期也能为急需充电的电动汽车进行快速充电。

Description

基于多信息融合算法的区域电动汽车充放电控制方法
技术领域
本发明属于电动汽车充电技术领域，具体涉及一种基于多信息融合算法的区域电动汽车充放电控制方法。
背景技术
近年来，电动汽车( Electric vehicle，EV) 作为典型代表，逐步替代高耗能、高排放的燃油汽车，已然成为当前社会发展的趋势。但随之也带来很多问题，例如：大量电动汽车接入电网，会导致电网和线路变压器负荷猛增，出现“峰上加峰”现象；电动汽车充电时空分布不均及其随机性致使负荷预测难度增大，进一步影响电网的优化调度，增加供配电设备运行风险，影响电网运行的可靠性，这都会影响电动汽车充电困难，进而急需出行的车主出行困难。
针对上述存在的问题，在居民用电高负荷情况下，如何以电动汽车的电池作为电网电源和急需充电的电动汽车的临时储能资源，通过合适的控制策略使其具备向电网提供负荷功率调节、削峰填谷、频率调节、无功补偿等辅助功能，成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于多信息融合算法的区域电动汽车充放电控制方法，利用电动汽车的本身电池构建临时储能，借助配套的控制策略，实现在用电高峰期也能为急需充电的电动汽车进行快速充电。
本发明采用的技术方案是：基于多信息融合算法的区域电动汽车充放电控制方法，在安装有电动汽车充电桩组的区域内应用，所述控制方法包括以下步骤：
步骤A.对接入区域内的电动汽车进行实时数据收集，收集的数据包括：电动汽车接入充电桩的时刻T1i、电动汽车的额定电池容量Qei、电动汽车的实时充电功率Pi、电动汽车的当前时刻电池电量Qi、充电桩的额定充电功率Pe、用户设定的离开时刻T2i以及电动汽车充电的当前时刻T3i；
其中，i代表电动汽车的序号；
步骤B.实时检测区域内的居民用电负载，当居民用电负载不大于判定阈值M时，对接入电网的汽车进行有序充电；当居民用电负载大于判定阈值M时，对区域内的充电桩组的充电功率进行限制，同时对区域内的电动汽车按照优先级由大到小依次进行排序；
步骤B1. 选取优先级排序的前N个电动汽车作为优先充电对象，计算充电所需电量Q1；
步骤B2. 其余电动汽车作为临时储能单元并计算临时储能电量Q2；
步骤B3. 对比充电所需电量Q1和临时储能电量Q2，
如Q2≤Q1,返回步骤B2并将N的数量变为N-1；
如Q2≥1.2Q1，返回步骤B2并将N的数量变为N+1；
如Q1<Q2<1.2Q1 ,则执行步骤C；
步骤C. 判断当前供电网状态，供电网状态的判定公式为：
Figure 384548DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，当前时刻所有电动汽车充电的平均功率Pz计算公式为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
；
当前时刻所有电动汽车剩余时间的平均值Tt计算公式：
Figure 239372DEST_PATH_IMAGE003
；
当前时刻所有电动汽车需要的总电量Qzt计算公式：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
；
当前时刻所有电动汽车的额定电池容量Qe计算公式：
Figure 691213DEST_PATH_IMAGE005
；
公式中，FQe为区域内用电额定负载；FQt为区域内当前时刻的用电负载； K1、K2、K3和K4代表权重系数、其取值都不为0，满足K1+K2+K3+K4=1；U为当前时刻接入充电桩的电动汽车数量；
当Fy的计算值不小于0.6时，启动临时储能单元对当前供电网进行馈电；
步骤D. 将选取的优先充电的电动汽车充电功率进行上调，直至电动汽车离开或者充电到设定值；
步骤F.重复步骤B-D，直至居民用电负荷不大于判定阈值M时，该区域恢复对接入电网的汽车进行有序充电。
进一步地，所述步骤B中的判定阈值M取值范围为区域内用电额定负载的90-110%。
进一步地，所述步骤B中对区域内的电动汽车按照优先级由大到小依次进行排序，是通过优先级判定公式来决定的，其优先级判定公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
，
式中， Ti为当前时刻第i个电动汽车的车主选择是否允许馈电信息值；β1、β2和β3代表权重系数、取值都不为0，满足β1+β2+β3=1。
进一步地，所述步骤B中的N的取值范围为4-8个。
进一步地，步骤B中的充电所需电量Q1的计算公式：
Figure 555264DEST_PATH_IMAGE007
，
式中， Qeh为优先选取的第h个电动汽车的额定电池容量；Qht为优先选取的第h个电动汽车当前时刻电池电量。
进一步地，步骤B中的临时储能电量Q2的计算公式：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE008
，
式中，L1为调节系数且取值范围为1-5；Pmin为所有电动汽车充电的最小功率值；Qti为第i个电动汽车当前时刻电池电量；SWc取值为0.5，该取值是根据2001年美国交通部全美家用车辆行驶里程的调查所得，在电池电量50%时可以满足日常上下班需求。
本发明的方法思路：本发明的实施的前置条件，实时获取该台区变压器负荷信息，收集各充电桩已接入的电动汽车信息。当区域内的居民用电负载不大于判定阈值M倍时，区域内的电动汽车进行有序充电；当区域内的居民用电负载大于该区域内的用电负载时，首先限制充电桩的充电功率，以最小充电功率对接入充电桩的电动汽车进行充电，然后，对接入充电桩的电动汽车的充电优先级进行排序，再次选择合适的电动汽车的电池构建临时储能电量以及选择合适的电动汽车数量优先充电；根据区域内的电网供电状态，决定是否启动临时储能电量对电网馈电保证优先选择的电动汽车可以快速充电。
采用本发明产生的有益效果：本发明的控制策略是利用已经接入网的电动汽车中的电池构建临时储能，借助配套的控制策略，实现在用电高峰期也能为急需充电的电动汽车进行快速充电。
附图说明
图1是本发明的区域电网结构示意图。
图2是本发明的控制流程图。
图3是实施本发明和用电原始负荷对比曲线示意图。
具体实施方式
参看附图1，本发明应用于存在充电桩的区域内，作为该区域内电动汽车有序充电调度系统的补充方案，来满足用电高峰时急需充电的电动汽车可以快速充电；本发明的实现借助该区域内的设备包括电动汽车有序充电系统、充电桩组、变压器、电动汽车等设备。有序充电调度系统接收用电需求信息（居民用电负载）、电动汽车的相关信息，借助充放电变流器控制系统对充电桩进行功率调节。
实现本发明的控制方法思路：
步骤1：接入区域内的电动汽车的数据收集，包括：当前电网负荷，接入电网的电动汽车数量、临时储能电量、电池当前电量等等信息；
步骤2：实时监测区域内的居民用电负载；居民用电负载正常情况下，对接入电网的电动汽车进行有序充电；当居民用电负载严重时，需要对该时刻该区域内的电动汽车进行功率限制，选择优先快速充电的电动汽车和建立馈电的临时储存电量；
步骤3：判断是否需要临时储能电量馈电给电网和优先快速充电的电动汽车紧急充电，将选取的优先快速充电的电动汽车的充电功率进行上调，直至电动汽车离开或者充电到设定值；
步骤4：重复步骤2-3，当该区域内的居民用电负荷下降到正常情况时，对依然充电的汽车进行有序充电。
本发明的控制方法调控：在电动汽车有序充放电调度策略基础上，考虑当前区域电网的负荷以及当前己接入电动汽车的荷电状态，采用多信息融合控制算法决定新接入电动汽车与电网之间的功率流向和充放电功率，为电网提供削峰填谷的辅助服务功能，充分利用电动汽车可调度资源、计算速度快、运行效率高；同时给车主也带来经济效益，以最低的性价比来实现的汽车充电过程。
本发明提供的基于多信息融合算法的区域电动汽车充放电控制方法，具体实现方法包括以下步骤：
步骤A. 对接入区域内的电动汽车进行实时数据收集，收集的数据包括：电动汽车接入充电桩的时刻T1i、电动汽车的额定电池容量Qei、电动汽车的实时充电功率Pi、电动汽车的当前时刻电池电量Qi、充电桩的额定充电功率Pe、用户设定的离开时刻T2i以及电动汽车充电的当前时刻T3i；
其中，i代表电动汽车的序号；
步骤B.实时检测区域内的居民用电负载，当居民用电负载不大于判定阈值M时，对接入电网的汽车进行有序充电；当居民用电负载大于判定阈值M时，对区域内的充电桩组的充电功率进行限制，同时对区域内的电动汽车按照优先级由大到小依次进行排序；
步骤B1. 选取优先级排序的前N个电动汽车作为优先充电对象，计算充电所需电量Q1；
步骤B2. 其余电动汽车作为临时储能单元并计算临时储能电量Q2；
步骤B3. 对比充电所需电量Q1和临时储能电量Q2，
如Q2≤Q1,返回步骤B2并将N的数量变为N-1；
如Q2≥1.2Q1，返回步骤B2并将N的数量变为N+1；
如Q1<Q2<1.2Q1 ,则执行步骤C；
步骤B中的判定阈值M取值范围为区域内用电额定负载的90-110%。
步骤B中对区域内的电动汽车按照优先级由大到小依次进行排序，是通过优先级判定公式来决定的，其优先级判定公式为：
Figure 104057DEST_PATH_IMAGE006
，
式中， Ti为当前时刻第i个电动汽车的车主选择是否允许馈电信息值；β1、β2和β3代表权重系数、取值都不为0，满足β1+β2+β3=1。
步骤B中的N的取值范围为4-8个。
步骤B中的充电所需电量Q1的计算公式：
Figure 395361DEST_PATH_IMAGE007
，
式中， Qeh为优先选取的第h个电动汽车的额定电池容量；Qht为优先选取的第h个电动汽车当前时刻电池电量。
步骤B中的临时储能电量Q2的计算公式：
Figure 364192DEST_PATH_IMAGE008
，
式中，L1为调节系数且取值范围为1-5；Pmin为所有电动汽车充电的最小功率值；Qti为第i个电动汽车当前时刻电池电量；SWc取值为0.5，该取值是根据2001年美国交通部全美家用车辆行驶里程的调查所得，在电池电量50%时可以满足日常上下班需求。
步骤C. 判断当前供电网状态，供电网状态的判定公式为：
Figure 31933DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，当前时刻所有电动汽车充电的平均功率Pz计算公式为：
Figure 966391DEST_PATH_IMAGE002
；
当前时刻所有电动汽车剩余时间的平均值Tt计算公式：
Figure 163017DEST_PATH_IMAGE003
；
当前时刻所有电动汽车需要的总电量Qzt计算公式：
Figure 386188DEST_PATH_IMAGE004
；
当前时刻所有电动汽车的额定电池容量Qe计算公式：
Figure 592042DEST_PATH_IMAGE009
；
公式中，FQe为区域内用电额定负载；FQt为区域内当前时刻的用电负载； K1、K2、K3和K4代表权重系数、其取值都不为0，满足K1+K2+K3+K4=1；U为当前时刻接入充电桩的电动汽车数量；
当Fy的计算值不小于0.6时，启动临时储能单元对当前供电网进行馈电；
步骤D. 将选取的优先充电的电动汽车充电功率进行上调，直至电动汽车离开或者充电到设定值；
步骤F.重复步骤B-D，直至居民用电负荷不大于判定阈值M时，该区域恢复对接入电网的汽车进行有序充电。
参看附图3，本发明对该区域的电网负荷的影响，显示对电动汽车充放电行为的控制可以实现削峰填谷的目的并显著降低节点电压波动，从而提升系统性能和用户满意度。

Claims (6)

1.基于多信息融合算法的区域电动汽车充放电控制方法，在安装有电动汽车充电桩组的区域内应用，其特征在于所述控制方法包括以下步骤：
步骤A. 对接入区域内的电动汽车进行实时数据收集，收集的数据包括：电动汽车接入充电桩的时刻T1i、电动汽车的额定电池容量Qei、电动汽车的实时充电功率Pi、电动汽车的当前时刻电池电量Qi、充电桩的额定充电功率Pe、用户设定的离开时刻T2i以及电动汽车充电的当前时刻T3i；其中，i代表电动汽车的序号；
步骤B.实时检测区域内的居民用电负载，当居民用电负载不大于判定阈值M时，对接入电网的汽车进行有序充电；当居民用电负载大于判定阈值M时，对区域内的充电桩组的充电功率进行限制，同时对区域内的电动汽车按照优先级由大到小依次进行排序；
步骤B1. 选取优先级排序的前N个电动汽车作为优先充电对象，计算充电所需电量Q1；
步骤B2. 其余电动汽车作为临时储能单元并计算临时储能电量Q2；
步骤B3. 对比充电所需电量Q1和临时储能电量Q2，
如Q2≤Q1,返回步骤B2并将N的数量变为N-1；
如Q2≥1.2Q1，返回步骤B2并将N的数量变为N+1；
如Q1<Q2<1.2Q1 ,则执行步骤C；
步骤C. 判断当前供电网状态，供电网状态的判定公式为：
Figure 131680DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，当前时刻所有电动汽车充电的平均功率Pz计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
；
当前时刻所有电动汽车剩余时间的平均值Tt计算公式：
Figure 219459DEST_PATH_IMAGE003
；
当前时刻所有电动汽车需要的总电量Qzt计算公式：
Figure 264776DEST_PATH_IMAGE004
；
当前时刻所有电动汽车的额定电池容量Qe计算公式：
Figure 66509DEST_PATH_IMAGE005
；
公式中，FQe为区域内用电额定负载；FQt为区域内当前时刻的用电负载； K1、K2、K3和K4代表权重系数、其取值都不为0，满足K1+K2+K3+K4=1；U为当前时刻接入充电桩的电动汽车数量；
当Fy的计算值不小于0.6时，启动临时储能单元对当前供电网进行馈电；
步骤D. 将选取的优先充电的电动汽车充电功率进行上调，直至电动汽车离开或者充电到设定值；
步骤F.重复步骤B-D，直至居民用电负荷不大于判定阈值M时，该区域恢复对接入电网的汽车进行有序充电。
2.根据权利要求1所述的基于多信息融合算法的区域电动汽车充放电控制方法，其特征在于：所述步骤B中的判定阈值M取值范围为区域内用电额定负载的90-110%。
3.根据权利要求1所述的基于多信息融合算法的区域电动汽车充放电控制方法，其特征在于所述步骤B中对区域内的电动汽车按照优先级由大到小依次进行排序，是通过优先级判定公式来决定的，其优先级判定公式为：
Figure 146461DEST_PATH_IMAGE006
，
式中， Ti为当前时刻第i个电动汽车的车主选择是否允许馈电信息值；β1、β2和β3代表权重系数、取值都不为0，满足β1+β2+β3=1。
4.根据权利要求1所述的基于多信息融合算法的区域电动汽车充放电控制方法，其特征在于：所述步骤B中的N的取值范围为4-8个。
5.根据权利要求1所述的基于多信息融合算法的区域电动汽车充放电控制方法，其特征在于步骤B中的充电所需电量Q1的计算公式：
Figure 375448DEST_PATH_IMAGE007
，
式中， Qeh为优先选取的第h个电动汽车的额定电池容量；Qht为优先选取的第h个电动汽车当前时刻电池电量。
6.根据权利要求1所述的基于多信息融合算法的区域电动汽车充放电控制方法，其特征在于步骤B中的临时储能电量Q2的计算公式：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
，
式中，L1为调节系数且取值范围为1-5；Pmin为所有电动汽车充电的最小功率值；Qti为第i个电动汽车当前时刻电池电量；SWc取值为0.5，该取值是根据2001年美国交通部全美家用车辆行驶里程的调查所得，在电池电量50%时可以满足日常上下班需求。
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