本發(fā)明涉及電力調(diào)度領(lǐng)域,尤其涉及基于預約方式的電動汽車充電裝置及充電站功率協(xié)調(diào)方法。
背景技術(shù):
隨著電池技術(shù)的不斷發(fā)展,因為具有能量比大、重量輕、溫度特性好、使用壽命長等特點,采用鋰電池供電的電動汽車越來越多,同時為了縮短用戶等待時間,快充技術(shù)被廣泛采用。而采用快充技術(shù)時,充電功率往往很大,在大規(guī)模電動汽車接入充電站時,對電網(wǎng)功率波動影響很大,甚至會造成配電變壓器功率缺額的情況。而且現(xiàn)階段充電站內(nèi)各充電樁之間相互獨立,沒有實現(xiàn)根據(jù)功率需求和功率限額動態(tài)響應。因此,需要設(shè)計一種根據(jù)用戶需求自動協(xié)調(diào)充電功率的充電站功率控制方法,增加充電站用戶接納率,避免功率超額現(xiàn)象發(fā)生。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題,提供了一種基于預約方式的電動汽車充電裝置及充電站功率協(xié)調(diào)方法,在不改動原有充電站布局的情況下,通過協(xié)調(diào)分配各充電樁工作狀態(tài),達到短時功率協(xié)調(diào)的目的,能有效避免大規(guī)模電動汽車同時接入充電站所導致的功率超額現(xiàn)象,保證系統(tǒng)安全可靠運行。
為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
基于預約方式的電動汽車充電裝置,包括:
預約管理單元,設(shè)置于充電樁上,用于設(shè)定充電的起止時間,根據(jù)電動汽車電池特性確定充電功率序列;
功率測量終端,用于測量充電樁的充電功率并上傳到充電站控制系統(tǒng);
充電站控制系統(tǒng),用于協(xié)調(diào)多個充電樁的充電功率,更新充電功率序列并將新的充電樁控制信號下發(fā)給充電樁功率開關(guān)控制器。
所述功率測量終端將測得的功率上傳至功率傳輸總線,由功率傳輸總線上傳至充電站控制系統(tǒng)。
所述充電站控制系統(tǒng)通過充電樁控制信號傳輸總線下發(fā)到各個充電樁開關(guān)控制器,實現(xiàn)充電站內(nèi)充電樁的功率協(xié)調(diào)控制。
所述功率測量終端與充電站控制系統(tǒng)之間及充電站控制系統(tǒng)與功率開關(guān)控制器之間采用無線通信。
一種充電站功率協(xié)調(diào)方法,包括:
步驟一,設(shè)定充電的起止時間,將充電時間和離散化得到的充電功率序列上傳到充電站控制系統(tǒng);
步驟二,依次判斷充電功率序列是否滿足功率限額條件,若都滿足則設(shè)定充電時間內(nèi)能完成充電任務,按照該充電功率序列進行充電,若充電功率序列中有不滿足功率限額條件的則進入步驟三;
步驟三,使用整數(shù)規(guī)劃模型重新計算設(shè)定起始時間之后各時段各充電樁的充電控制序列。
所述步驟一中,充電功率序列得到的方法為,根據(jù)電池信息匹配快充充電功率,對充電功率曲線取設(shè)定時間間隔進行離散化。
所述步驟二中,判斷充電功率序列是否滿足功率限額條件的方法為,依次判斷每個時間段的充電功率是否滿足功率限額條件,具體每個充電功率的判斷方法為,調(diào)整當前充電樁的充電功率時間序列并與剩余充電樁的充電功率序列按對應時刻相加,判斷充電站總功率是否小于等于配電變壓器剩余容量,如果小于等于配電變壓器剩余容量,那么當前充電樁的充電功率序列就滿足功率限額條件。
所述步驟二中,若充電功率序列都滿足功率限額條件時,充電站控制系統(tǒng)將充電功率序列下發(fā)到相應充電樁功率開關(guān)控制器。
所述步驟三的具體方法為,
s31,設(shè)用戶預約開始時段為第k時段,將所有預約時段包含第k時段的充電樁設(shè)為集合u,若集合u為空集,跳轉(zhuǎn)到步驟s33,否則,對u中每個元素分別判斷剩余預約時間單元數(shù)是否大于充電功率序列剩余數(shù),若剩余預約時間單元數(shù)小于等于充電功率序列剩余數(shù),將滿足此條件的元素設(shè)為集合v,并判斷集合v內(nèi)元素是否滿足功率限額條件,若滿足,則保持集合v中充電樁充電控制序列不變,并將這些元素移出集合u,對剩余元素,跳轉(zhuǎn)到步驟s32,否則,通過協(xié)調(diào)控制也不能滿足用戶充電需求,結(jié)束;
s32,使用整數(shù)規(guī)劃模型
s33,由充電站控制系統(tǒng)將新計算得到的充電功率控制序列分別發(fā)送到對應的充電樁功率開關(guān)控制器,并提示用戶預約成功。
所述步驟三中,若經(jīng)過重新規(guī)劃充電序列后仍不能滿足功率限額條件時,給出用戶取車時已完成的充電量,并詢問是否預約還是重新選擇預約時間;已完成的充電量的計算方法為,充電功率序列滿足功率限額條件的功率之和乘以設(shè)定時間間隔。
本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明提供的基于預約方式的電動汽車充電裝置及充電站功率協(xié)調(diào)方法在不改動原有充電站布局的情況下,通過協(xié)調(diào)分配各充電樁工作狀態(tài),達到短時功率協(xié)調(diào)的目的,能有效避免大規(guī)模電動汽車同時接入充電站所導致的功率超額現(xiàn)象,保證系統(tǒng)安全可靠運行。同時,通過合理調(diào)配各充電樁工作時段,可以增加充電站電動汽車接納數(shù)量。
此外,還可以通過設(shè)置充電站功率上限pres(t)配合電網(wǎng)實現(xiàn)電力系統(tǒng)調(diào)峰,電能調(diào)度功能。
附圖說明
圖1為電動汽車充電裝置系統(tǒng)圖;
其中,1-預約管理單元,2-功率測量終端,3-功率開關(guān)控制器,4-充電樁其他裝置,5-功率測量傳輸總線,6-控制信號傳輸總線,7-充電站控制系統(tǒng),8-無線通信模塊。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。
如圖1所示,基于預約方式的電動汽車充電裝置,它包括充電樁內(nèi)的預約管理單元1,功率測量終端2,充電樁功率開關(guān)控制器3,充電樁其他裝置4以及充電樁外部的充電站控制系統(tǒng)7,充電樁與充電站之間通過功率傳輸總線5和控制信號傳輸總線6進行通信。
其中預約管理單元1集成在充電樁軟件內(nèi)部,用戶使用時首先通過預約管理單元1輸入充電起止時間,由電動汽車電池特性確定充電功率序列,電動汽車充電樁通過功率測量終端2將本機功率上傳至功率傳輸總線5,由功率傳輸總線5上傳至充電站控制系統(tǒng)7,當需要充電站內(nèi)充電樁功率協(xié)調(diào)控制時,系統(tǒng)通過調(diào)用充電站功率協(xié)調(diào)方法,更新各充電樁控制序列,并通過充電樁控制信號傳輸總線6下發(fā)到各個充電樁開關(guān)控制器3,實現(xiàn)充電站內(nèi)功率協(xié)調(diào)控制。
優(yōu)選的實施例中,充電樁與充電站之間的信息傳遞還可以通過無線通信模塊8進行,其技術(shù)方案可以采用現(xiàn)有無線通信技術(shù)。
一種基于所述的基于預約的電動汽車充電裝置的充電站功率協(xié)調(diào)方法,控制步驟為:
第一步:用戶存車充電時通過充電樁預約管理單元1輸入預計充電起止時間,電動汽車充電裝置根據(jù)電池信息匹配快充充電功率,并對充電功率曲線取δt為15分鐘間隔進行離散化,設(shè)離散化后的充電功率序列為p1p2...pm,總共m個時間段;通過功率傳輸總線5上傳用戶充電起止時間信息(tstart、tend)及離散化后的充電功率序列到充電站控制系統(tǒng)7;
第二步:設(shè)充電站配電變壓器剩余容量為pres(t)(也可設(shè)置為常數(shù)),檢查用戶設(shè)置的時間段內(nèi)是否能夠完成充滿電量,設(shè)用戶預約開始時段tstart為第k時段,具體步驟如下:
s1:根據(jù)設(shè)定的配電變壓器剩余容量以及當前站內(nèi)n個充電樁輸出功率總和,從時間tstart開始,按以下步驟操作:
s11:以δt為時間單位向后依次判斷充電功率序列是否滿足功率限額條件,若滿足條件,即
s12:預約時段內(nèi)可以完成充電任務,由充電站控制系統(tǒng)7通過控制信號傳輸總線6將充電控制序列下發(fā)到充電樁功率開關(guān)控制器3;
s13:單個充電樁無法滿足用戶充電需求,需要通過充電站內(nèi)充電樁功率協(xié)調(diào)控制方法判斷能否完成用戶充電需求;跳轉(zhuǎn)至步驟s2;
s2:使用整數(shù)規(guī)劃模型重新計算tstart之后各時段各充電樁充電控制序列。
具體步驟如下:
s21:選擇所有預約時段包含第k時段的充電樁設(shè)為集合u,若集合u為空集,跳轉(zhuǎn)到步驟s23,否則,對u中每個元素分別判斷剩余預約時間單元數(shù)是否大于充電功率序列剩余數(shù),若剩余預約時間單元數(shù)小于等于充電功率序列剩余數(shù),將滿足此條件的元素設(shè)為集合v,并判斷集合v內(nèi)元素是否滿足功率限額條件,若
s22:使用整數(shù)規(guī)劃模型(a)解得j個充電樁當前時段充電控制變量xj,令k=k+1,跳轉(zhuǎn)到步驟s21;
s23:通過充電站內(nèi)功率協(xié)調(diào)控制,可以滿足新加入用戶的充電需求。更新各充電樁新計算得到的充電控制序列,由充電樁控制系統(tǒng)7通過控制信號傳輸總線6將新計算得到的充電控制序列分別發(fā)送到對應的充電樁功率開關(guān)控制器3,并提示新用戶預約成功;
s24:通過充電站內(nèi)功率協(xié)調(diào)控制也不能滿足用戶充電需求,根據(jù)s11中記錄的i值,給出用戶取車時已完成電量,計算公式為:
本發(fā)明所公開的技術(shù)方案同樣適用于人口密集的生活區(qū)和商業(yè)區(qū),在不增加這些區(qū)域的配電系統(tǒng),不增減區(qū)域內(nèi)充電樁的前提下,有效提高充電站用戶接納率,并保證本區(qū)域用電安全穩(wěn)定運行。
上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行了描述,但并非對本發(fā)明保護范圍的限制,所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應該明白,在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上,本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。