CN117220326A - 一种微电网车辆充电协调调度方法、系统、终端及介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微电网车辆充电协调调度方法、系统、终端及介质，涉及电力调度技术领域，其技术方案要点是：本发明对于目标储能单元的实际储能不能满足车载终端的待充电电能时，选择调用其他储能单元中不足以完成单次充电的可调度电能，以实现对目标储能单元进行输电，并同时考虑了车载终端行驶至目标储能单元的充电驾驶成本、其他储能单元对目标储能单元进行输电的电能损耗所引起的电力调度成本，既可以降低用户对车载终端进行充电所需的成本，又可以提高整个微电网的电力利用率。

Description

一种微电网车辆充电协调调度方法、系统、终端及介质

技术领域

本发明涉及电力调度技术领域，更具体地说，它涉及一种微电网车辆充电协调调度方法、系统、终端及介质。

背景技术

随着新能源发电技术的不断发展，各种分布式光伏发电、风力发电和生物能发电等新能源发电项目的数量不断增加，其具有分布范围广、储能容量较低和投入成本较低等优势，能够较好的满足新能源车辆充电的基本需求。

为此，现有技术中提出了利用各个新能源发电系统中的储能单元为新能源汽车提供充电服务的技术，因各种新能源发电具有持续性和重复性的特点，所以可以长时间满足大范围电动汽车的充电需求。而一般情况下，用户发出的充电请求是依据充电点与当前位置之间的距离以及充电点的可充电情况进行搜索的，在此过程并没有考虑到用户选择充电点所需要投入的成本；此外，由于各个新能源发电系统的分布位置、装机容量以及所处环境的天气条件等因素影响，新能源发电系统中储能单元的实际储能也不仅相同，部分实际储能不足的储能单元无法参与电动汽车充电服务，同时实际储能充足的储能单元在经过一次或多次充电服务后所剩余的电能也容易导致储能单元消纳不足的情况发生，存在电能浪费的情况，整体上影响了新能源发电系统的电能利用率。

因此，如何研究设计一种能够克服上述缺陷的微电网车辆充电协调调度方法、系统、终端及介质是我们目前急需解决的问题。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种微电网车辆充电协调调度方法、系统、终端及介质，既可以降低用户对车载终端进行充电所需的成本，又可以提高整个微电网的电力利用率。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

第一方面，提供了一种微电网车辆充电协调调度方法，包括以下步骤：

接收车载终端上传的充电请求，充电请求包括车载终端的定位信息、待充电电能和车辆单元里程行驶成本；

根据车载终端的定位信息采集在调度范围内所有储能单元的实际储能、可调度电能和定位信息；

选取一个对车载终端进行充电的储能单元作为目标储能单元，并根据目标储能单元的定位信息和车载终端的定位信息确定充电驾驶成本；

根据车载终端的待充电电能和目标储能单元的实际储能判断是否需要调用其他储能单元对目标储能单元输电，并在需要输电时依据输电的可调度电能和输电距离确定电力调度成本；

以充电驾驶成本和电力调度成本之和最小为第一优化目标确定车载终端的充电调度策略，充电调度策略包括最终确定的目标储能单元以及其他储能单元对最终确定的目标储能单元进行输电的输电策略。

进一步的，所述充电驾驶成本的确定过程具体为：

根据目标储能单元的定位信息和车载终端的定位信息之间的位置距离计算得到车辆行驶距离；

以车辆行驶距离、车辆单元里程行驶成本和所预设的行驶折返率的乘积计算得到充电驾驶成本。

进一步的，所述电力调度成本的确定过程具体为：

若目标储能单元的实际储能大于或等于车载终端的待充电电能，则不需要调用其他储能单元对目标储能单元输电，选择目标储能单元对车载终端进行充电的电力调度成本为零；

若目标储能单元的实际储能小于车载终端的待充电电能，则以车载终端的待充电电能与目标储能单元的实际储能之差计算得到调用其他储能单元对目标储能单元进行输电的总调度电能，并以各个储能单元进行输电的可调度电能、对应可调度电能的输电距离和单元里程输电成本的乘积计算得到电力调度成本。

进一步的，所述以充电驾驶成本和电力调度成本之和最小为第一优化目标的表达式具体为：

；

其中，表示车载终端/>与目标储能单元/>之间的车辆行驶距离；/>表示车辆单元里程行驶成本；/>表示所预设的行驶折返率；/>表示调用其他储能单元对目标储能单元进行输电时所调用的储能单元数量；/>表示储能单元/>对目标储能单元/>进行输电的输电距离；/>表示单元里程输电成本；/>表示储能单元/>的可调度电能，输电时以可调度电能进行全部输电；/>表示目标储能单元/>的实际储能；/>表示车载终端/>的待充电电能；表示储能单元/>的实际储能；/>表示取模运算符；/>表示所有车载终端的平均充电电能。

进一步的，所述行驶折返率取值范围为[1,2]；

当行驶折返率取值为1时，表示车辆终端不折返；

当行驶折返率取值为2时，表示车辆终端需原路折返。

进一步的，该方法还包括：

若在同一时间内接收到同一区域内上传的两个及以上的充电请求，则以多个车载终端的总成本之和最小为第二优化目标进行求解，同时保持各个车载终端的总成本之差不超过成本阈值，以及各个车载终端的充电调度策略不存在重叠。

进一步的，所述以多个车载终端的总成本之和最小为第二优化目标的表达式具体为：

；

其中，表示在同一时间内接收到的在同一区域内上传充电请求的车载终端数量；/>表示第/>个车载终端/>的总成本；/>表示第/>个车载终端/>的总成本；/>表示成本阈值；/>表示车载终端/>与车载终端/>所选取的目标储能单元/>之间的车辆行驶距离；/>表示车载终端/>所对应的车辆单元里程行驶成本；/>表示所预设的行驶折返率；/>表示调用其他储能单元对目标储能单元/>进行输电时所调用的储能单元数量；表示储能单元/>对目标储能单元/>进行输电的输电距离；/>表示单元里程输电成本；表示储能单元/>的可调度电能，输电时以可调度电能进行全部输电；/>表示目标储能单元/>的实际储能；/>表示车载终端/>的待充电电能；/>表示储能单元/>的实际储能；/>表示取模运算符；/>表示所有车载终端的平均充电电能；/>表示第/>个车载终端与第/>个车载终端所选取的目标储能单元不同；/>表示对目标储能单元进行输电的其他储能单元与对目标储能单元/>进行输电的其他储能单元不存在相同的储能单元。

第二方面，提供了一种微电网车辆充电协调调度系统，包括：

请求接收模块，用于接收车载终端上传的充电请求，充电请求包括车载终端的定位信息、待充电电能和车辆单元里程行驶成本；

数据采集模块，用于根据车载终端的定位信息采集在调度范围内所有储能单元的实际储能、可调度电能和定位信息；

驾驶分析模块，用于选取一个对车载终端进行充电的储能单元作为目标储能单元，并根据目标储能单元的定位信息和车载终端的定位信息确定充电驾驶成本；

调度分析模块，用于根据车载终端的待充电电能和目标储能单元的实际储能判断是否需要调用其他储能单元对目标储能单元输电，并在需要输电时依据输电的可调度电能和输电距离确定电力调度成本；

策略生成模块，用于以充电驾驶成本和电力调度成本之和最小为第一优化目标确定车载终端的充电调度策略，充电调度策略包括最终确定的目标储能单元以及其他储能单元对最终确定的目标储能单元进行输电的输电策略。

第三方面，提供了一种计算机终端，包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面中任意一项所述的一种微电网车辆充电协调调度方法。

第四方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行可实现如第一方面中任意一项所述的一种微电网车辆充电协调调度方法。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供了一种微电网车辆充电协调调度方法，对于目标储能单元的实际储能不能满足车载终端的待充电电能时，选择调用其他储能单元中不足以完成单次充电的可调度电能，以实现对目标储能单元进行输电，并同时考虑了车载终端行驶至目标储能单元的充电驾驶成本、其他储能单元对目标储能单元进行输电的电能损耗所引起的电力调度成本，既可以降低用户对车载终端进行充电所需的成本，又可以提高整个微电网的电力利用率；

2、本发明在分析充电驾驶成本时，不仅仅考虑了车辆行驶距离、车辆类型不同所引起的单元里程行驶成本差异，还灵活考虑了车载终端行驶至目标储能单元的折返情况，使得充电驾驶成本的分析更为合理、可靠；

3、本发明在同一时间内接收到同一区域内上传的两个及以上的充电请求时，保证在多个车载终端互不干扰的情况下，对多个车载终端的充电调度策略进行均衡分析，有效缩小了不同车载终端充电的差异性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1是本发明实施例1中的流程图；

图2是本发明实施例2中的系统框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：一种微电网车辆充电协调调度方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1：接收车载终端上传的充电请求，充电请求包括车载终端的定位信息、待充电电能和车辆单元里程行驶成本；

S2：根据车载终端的定位信息采集在调度范围内所有储能单元的实际储能、可调度电能和定位信息；

S3：选取一个对车载终端进行充电的储能单元作为目标储能单元，并根据目标储能单元的定位信息和车载终端的定位信息确定充电驾驶成本；

S4：根据车载终端的待充电电能和目标储能单元的实际储能判断是否需要调用其他储能单元对目标储能单元输电，并在需要输电时依据输电的可调度电能和输电距离确定电力调度成本；

S5：以充电驾驶成本和电力调度成本之和最小为第一优化目标确定车载终端的充电调度策略，充电调度策略包括最终确定的目标储能单元以及其他储能单元对最终确定的目标储能单元进行输电的输电策略。

需要说明的是，可调度电能为储能单元中不足以完成单次充电的可调度电能，例如一个储能单元q的实际储能为5个电能单位（如kw.h），而车载终端在以往历史数据中的平均充电电能为2.3个电能单位，那么储能单元q的可调度电能为0.4个电能单位；此外，一般情况下，储能单元之间进行输电时，都是以全部的可调度电能进行输电，例如储能单元q对储能单元v进行输电时，则是输电0.4个电能单位，若是进一步考虑到整个微电网的电力利用率，也可以将选择部分的可调度电能进行输电，但不在同一时间对多个储能单元进行输电。另外，调度范围可以以车载终端的定位信息为中心、预设距离为半径所覆盖的圆形区域。

充电驾驶成本的确定过程具体为：根据目标储能单元的定位信息和车载终端的定位信息之间的位置距离计算得到车辆行驶距离；以车辆行驶距离、车辆单元里程行驶成本和所预设的行驶折返率的乘积计算得到充电驾驶成本。本发明不仅仅考虑了车辆行驶距离、车辆类型不同所引起的单元里程行驶成本差异，还灵活考虑了车载终端行驶至目标储能单元的折返情况，使得充电驾驶成本的分析更为合理、可靠。

需要说明的是，位置距离可以以车载终端的定位信息为出发点、目标储能单元的定位信息为终止点进行地图导航所获取的里程数，也可以是采用经纬度进行确定的直线距离，在此不受限制。

电力调度成本的确定过程具体为：若目标储能单元的实际储能大于或等于车载终端的待充电电能，则不需要调用其他储能单元对目标储能单元输电，选择目标储能单元对车载终端进行充电的电力调度成本为零；若目标储能单元的实际储能小于车载终端的待充电电能，则以车载终端的待充电电能与目标储能单元的实际储能之差计算得到调用其他储能单元对目标储能单元进行输电的总调度电能，并以各个储能单元进行输电的可调度电能、对应可调度电能的输电距离和单元里程输电成本的乘积计算得到电力调度成本。

在本实施例中，以充电驾驶成本和电力调度成本之和最小为第一优化目标的表达式具体为：

；

其中，表示车载终端/>与目标储能单元/>之间的车辆行驶距离；/>表示车辆单元里程行驶成本；/>表示所预设的行驶折返率；/>表示调用其他储能单元对目标储能单元进行输电时所调用的储能单元数量；/>表示储能单元/>对目标储能单元/>进行输电的输电距离；/>表示单元里程输电成本；/>表示储能单元/>的可调度电能，输电时以可调度电能进行全部输电；/>表示目标储能单元/>的实际储能；/>表示车载终端/>的待充电电能；表示储能单元/>的实际储能；/>表示取模运算符；/>表示所有车载终端的平均充电电能。

在本实施例中，行驶折返率取值范围为[1,2]；当行驶折返率取值为1时，表示车辆终端不折返；当行驶折返率取值为2时，表示车辆终端需原路折返。而行驶折返率的具体取值可以依据实际情况进行灵活选择。

本发明所记载的微电网车辆充电协调调度方法还包括：若在同一时间内接收到同一区域内上传的两个及以上的充电请求，则以多个车载终端的总成本之和最小为第二优化目标进行求解，同时保持各个车载终端的总成本之差不超过成本阈值，以及各个车载终端的充电调度策略不存在重叠。

本发明在同一时间内接收到同一区域内上传的两个及以上的充电请求时，保证在多个车载终端互不干扰的情况下，对多个车载终端的充电调度策略进行均衡分析，有效缩小了不同车载终端充电的差异性。

在本实施例中，以多个车载终端的总成本之和最小为第二优化目标的表达式具体为：

；

其中，表示在同一时间内接收到的在同一区域内上传充电请求的车载终端数量；/>表示第/>个车载终端/>的总成本；/>表示第/>个车载终端/>的总成本；/>表示成本阈值；/>表示车载终端/>与车载终端/>所选取的目标储能单元/>之间的车辆行驶距离；/>表示车载终端/>所对应的车辆单元里程行驶成本；/>表示所预设的行驶折返率；/>表示调用其他储能单元对目标储能单元/>进行输电时所调用的储能单元数量；表示储能单元/>对目标储能单元/>进行输电的输电距离；/>表示单元里程输电成本；表示储能单元/>的可调度电能，输电时以可调度电能进行全部输电；/>表示目标储能单元/>的实际储能；/>表示车载终端/>的待充电电能；/>表示储能单元/>的实际储能；/>表示取模运算符；/>表示所有车载终端的平均充电电能；/>表示第/>个车载终端与第/>个车载终端所选取的目标储能单元不同；/>表示对目标储能单元进行输电的其他储能单元与对目标储能单元/>进行输电的其他储能单元不存在相同的储能单元。

需要说明的是，若车站终端A、C在同一时间发出了充电请求，在调度范围内采集到了a、b、c、d、e、f六个储能单元，若车站终端A选择储能单元a作为目标储能单元，b、c对储能单元a进行输电，同时若车站终端C选择储能单元f作为目标储能单元，那么b、c就不能对储能单元f进行输电，仅能选择d、e对储能单元f进行输电。

实施例2：一种微电网车辆充电协调调度系统，如图2所示，该系统用于实现实施例1中所记载的一种微电网车辆充电协调调度方法，包括请求接收模块、数据采集模块、驾驶分析模块、调度分析模块和策略生成模块。

其中，请求接收模块，用于接收车载终端上传的充电请求，充电请求包括车载终端的定位信息、待充电电能和车辆单元里程行驶成本；数据采集模块，用于根据车载终端的定位信息采集在调度范围内所有储能单元的实际储能、可调度电能和定位信息；驾驶分析模块，用于选取一个对车载终端进行充电的储能单元作为目标储能单元，并根据目标储能单元的定位信息和车载终端的定位信息确定充电驾驶成本；调度分析模块，用于根据车载终端的待充电电能和目标储能单元的实际储能判断是否需要调用其他储能单元对目标储能单元输电，并在需要输电时依据输电的可调度电能和输电距离确定电力调度成本；策略生成模块，用于以充电驾驶成本和电力调度成本之和最小为第一优化目标确定车载终端的充电调度策略，充电调度策略包括最终确定的目标储能单元以及其他储能单元对最终确定的目标储能单元进行输电的输电策略。

工作原理：本发明对于目标储能单元的实际储能不能满足车载终端的待充电电能时，选择调用其他储能单元中不足以完成单次充电的可调度电能，以实现对目标储能单元进行输电，并同时考虑了车载终端行驶至目标储能单元的充电驾驶成本、其他储能单元对目标储能单元进行输电的电能损耗所引起的电力调度成本，既可以降低用户对车载终端进行充电所需的成本，又可以提高整个微电网的电力利用率。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微电网车辆充电协调调度方法，其特征是，包括以下步骤：

接收车载终端上传的充电请求，充电请求包括车载终端的定位信息、待充电电能和车辆单元里程行驶成本；

根据车载终端的定位信息采集在调度范围内所有储能单元的实际储能、可调度电能和定位信息；

选取一个对车载终端进行充电的储能单元作为目标储能单元，并根据目标储能单元的定位信息和车载终端的定位信息确定充电驾驶成本；

根据车载终端的待充电电能和目标储能单元的实际储能判断是否需要调用其他储能单元对目标储能单元输电，并在需要输电时依据输电的可调度电能和输电距离确定电力调度成本；

以充电驾驶成本和电力调度成本之和最小为第一优化目标确定车载终端的充电调度策略，充电调度策略包括最终确定的目标储能单元以及其他储能单元对最终确定的目标储能单元进行输电的输电策略。

2.根据权利要求1所述的一种微电网车辆充电协调调度方法，其特征是，所述充电驾驶成本的确定过程具体为：

根据目标储能单元的定位信息和车载终端的定位信息之间的位置距离计算得到车辆行驶距离；

以车辆行驶距离、车辆单元里程行驶成本和所预设的行驶折返率的乘积计算得到充电驾驶成本。

3.根据权利要求1所述的一种微电网车辆充电协调调度方法，其特征是，所述电力调度成本的确定过程具体为：

若目标储能单元的实际储能大于或等于车载终端的待充电电能，则不需要调用其他储能单元对目标储能单元输电，选择目标储能单元对车载终端进行充电的电力调度成本为零；

若目标储能单元的实际储能小于车载终端的待充电电能，则以车载终端的待充电电能与目标储能单元的实际储能之差计算得到调用其他储能单元对目标储能单元进行输电的总调度电能，并以各个储能单元进行输电的可调度电能、对应可调度电能的输电距离和单元里程输电成本的乘积计算得到电力调度成本。

4.根据权利要求1所述的一种微电网车辆充电协调调度方法，其特征是，所述以充电驾驶成本和电力调度成本之和最小为第一优化目标的表达式具体为：

；

其中，表示车载终端/>与目标储能单元/>之间的车辆行驶距离；/>表示车辆单元里程行驶成本；/>表示所预设的行驶折返率；/>表示调用其他储能单元对目标储能单元进行输电时所调用的储能单元数量；/>表示储能单元/>对目标储能单元/>进行输电的输电距离；/>表示单元里程输电成本；/>表示储能单元/>的可调度电能，输电时以可调度电能进行全部输电；/>表示目标储能单元/>的实际储能；/>表示车载终端/>的待充电电能；/>表示储能单元/>的实际储能；/>表示取模运算符；/>表示所有车载终端的平均充电电能。

5.根据权利要求4所述的一种微电网车辆充电协调调度方法，其特征是，所述行驶折返率取值范围为[1,2]；

当行驶折返率取值为1时，表示车辆终端不折返；

当行驶折返率取值为2时，表示车辆终端需原路折返。

6.根据权利要求1所述的一种微电网车辆充电协调调度方法，其特征是，该方法还包括：

若在同一时间内接收到同一区域内上传的两个及以上的充电请求，则以多个车载终端的总成本之和最小为第二优化目标进行求解，同时保持各个车载终端的总成本之差不超过成本阈值，以及各个车载终端的充电调度策略不存在重叠。

7.根据权利要求6所述的一种微电网车辆充电协调调度方法，其特征是，所述以多个车载终端的总成本之和最小为第二优化目标的表达式具体为：

；

其中，表示在同一时间内接收到的在同一区域内上传充电请求的车载终端数量；/>表示第/>个车载终端/>的总成本；/>表示第/>个车载终端/>的总成本；/>表示成本阈值；/>表示车载终端/>与车载终端/>所选取的目标储能单元/>之间的车辆行驶距离；/>表示车载终端/>所对应的车辆单元里程行驶成本；/>表示所预设的行驶折返率；/>表示调用其他储能单元对目标储能单元/>进行输电时所调用的储能单元数量；/>表示储能单元/>对目标储能单元/>进行输电的输电距离；/>表示单元里程输电成本；/>表示储能单元/>的可调度电能，输电时以可调度电能进行全部输电；/>表示目标储能单元/>的实际储能；/>表示车载终端/>的待充电电能；/>表示储能单元/>的实际储能；/>表示取模运算符；/>表示所有车载终端的平均充电电能；/>表示第/>个车载终端与第个车载终端所选取的目标储能单元不同；/>表示对目标储能单元/>进行输电的其他储能单元与对目标储能单元/>进行输电的其他储能单元不存在相同的储能单元。

8.一种微电网车辆充电协调调度系统，其特征是，包括：

请求接收模块，用于接收车载终端上传的充电请求，充电请求包括车载终端的定位信息、待充电电能和车辆单元里程行驶成本；

数据采集模块，用于根据车载终端的定位信息采集在调度范围内所有储能单元的实际储能、可调度电能和定位信息；

驾驶分析模块，用于选取一个对车载终端进行充电的储能单元作为目标储能单元，并根据目标储能单元的定位信息和车载终端的定位信息确定充电驾驶成本；

调度分析模块，用于根据车载终端的待充电电能和目标储能单元的实际储能判断是否需要调用其他储能单元对目标储能单元输电，并在需要输电时依据输电的可调度电能和输电距离确定电力调度成本；

策略生成模块，用于以充电驾驶成本和电力调度成本之和最小为第一优化目标确定车载终端的充电调度策略，充电调度策略包括最终确定的目标储能单元以及其他储能单元对最终确定的目标储能单元进行输电的输电策略。

9.一种计算机终端，包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，其特征是，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任意一项所述的一种微电网车辆充电协调调度方法。

10.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征是，所述计算机程序被处理器执行可实现如权利要求1-7中任意一项所述的一种微电网车辆充电协调调度方法。