CN107749629A - 一种基于充电站负荷实时调度充电桩接入的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于充电站负荷实时调度充电桩接入的控制方法，该控制方法是以电动汽车智能充电信息平台为载体，通过智能配电终端采集提供的各小区变压器侧输出功率、用户侧用电负荷、充电站侧输出功率等实时数据和用电负荷曲线数据，结合充电桩基础数据及充电状态等数据进行综合计算，计算出当前时段内可调度负荷及调度时段内单位充电站内充电桩最大可接入充电数量，再计及变电站供电范围内的实时负载率和充电桩待充数量，优化分配各条线路上的充电桩接入量。本发明解决了目前只能静态监测配电网功率是否超标，却不能实时地做出响应的问题，实现电动汽车的有序充电和配网安全经济运行。

Description

一种基于充电站负荷实时调度充电桩接入的控制方法

技术领域

本发明涉及充电桩技术领域，具体涉及一种基于充电站负荷实时调度充电桩接入的控制方法。

背景技术

目前控制电动汽车有序充电的策略已有研究，而且都是对整体区域进行协调控制来达到改善负荷特性的目的，没有考虑区域充电设施（充电站或充电桩）接入与电网结构及充电负荷分布的影响，不能实际指导有序充电的控制过程。而且配电网安装了各类监测终端对电表信息进行检测，但都只能静态地知道功率是否超标，却不能实时地做出响应来防止充电站的用电负荷超标。

实际使用中，由于充电桩的接入控制方法对智能配电终端提供的实时负荷数据和用电负荷曲线数据的精准度要求非常高，而智能配电终端的工作环境存在比较恶劣的情况，较容易出现瞬时的电磁干扰和通信故障等问题，导致充电桩的接入控制方法获取的数据受到污染，从而可能出现错误的控制策略。

发明内容

本发明的目的旨在解决上述所提到的问题之一。

为了实现本发明目的，本发明提出一种基于充电站负荷实时调度充电桩接入的控制方法，该控制方法包括如下步骤：

步骤1）根据当前变压器的功率和充电总功率，结合变压器额定功率和充电桩的额定功率，准确地计算出当前充电站能投入充电功能的最大充电桩数量m；

步骤2）根据预约充电的电动汽车数量和用电趋势分析数据，计算出当前时间或未来某一调度时段的当前充电站内可启动的充电桩数量Δm_{（调度时段）}；

步骤3）根据未来某一调度时段的当前充电站内可启动的充电桩数量Δm_{（调度时段）}，分析给出调度时段接入充电桩的控制策略；

步骤4）根据区域用电负荷对控制策略进行验证和分析，验证接入后的整体用电负荷水平是否为最优；

如果验证最优，该生成最终的充电桩接入控制策略；

如果验证为非最优，则返回步骤1）继续流程。

作为本发明技术方案的优选，所述步骤1）具体包括：

步骤1.1）通过智能配电终端提供的整个变压器输出功率值P_{变压器（实际）}和充电站的总功率P_{充电(实际)}，计算出当前用户负荷P_{用户(实际)}，

P_{用户(实际)}= P_{变压器（实际）}- P_{充电(实际)}；

步骤1.2）通过智能配电终端提供的变压器的额定功率P_{变压器（额定）}，计算充电站的当前最大可用电功率P_充电(max) ，

P_充电(max) = P_{变压器（额定）}- P_{用户(实际)}；

步骤1.3）通过电动汽车智能充电信息平台提供的各充电桩的额定功率P_{充电桩（额定）}，计算出允许接入的最大充电桩数量m，

m=P_充电(max)/P_{充电桩（额定）}；

作为本发明技术方案的优选，所述步骤2）中，所述用电趋势分析数据通过智能配电终端实时采集得到，所述预约充电的电动汽车数量通过电动汽车智能充电平台实时采集得到。

作为本发明技术方案的优选，所述步骤2）具体包括：

根据m值、当前接入的充电桩数量和充电状态，计算出充电站当前可调度负荷ΔP_{充电（实时）}和未来调度时段的可调度负荷ΔP_{充电(调度时段)}，进一步计算出当前实时可允许增加接入的充电桩数量Δm_（实时），以及未来某个调度时段允许增加接入的充电桩数量Δm_{（调度时段）}。

作为本发明技术方案的优选，所述步骤3）具体包括：

如果Δm_{（调度时段）}>0,则该充电站调度时段内可再增加Δm_{（调度时段）}个充电桩进行入网充电；

如果Δm_{（调度时段）}≤0,则该充电站调度时段内充电负荷已经超过最大允许负荷，需要锁定Δm_{（调度时段）}个充电桩控制接入充电。

作为本发明技术方案的优选，所述步骤3）具体包括：

在Δm_{（调度时段）}>0时，执行在站内增加电电动汽车充电数量以达到最佳充电效益，并执行通过电动汽车智能充电信息平台开放预约窗口，将可预约信息发布给电动汽车用户以提高用户体验。

作为本发明技术方案的优选，所述步骤4）具体包括：

所述区域用电负荷包括变电站基础负荷和区域内电动汽车充电负荷需求，所述区域内电动汽车充电负荷需求包括正在充电或预约充电的负荷数据。

作为本发明技术方案的优选，所述步骤4）具体包括：

通过调度时段内调度接入电网的充电桩数量Δm_{（调度时段）}，分析变电站供电区域内负荷曲线，从而判断充电桩接入电网的控制策略是否达到最优的负荷水平；

如果达到最优负荷水平，则按照步骤3）给出的充电桩接入控制策略对各小区的充电桩进行控制；

如果不能达到最优负荷水平，则结合当前分析的数据重新对充电桩的接入控制策略进行分析，直到最终给出达到最优负荷水平的充电桩接入控制策略。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

大量电动汽车集中时段充电,给区域配电网带来较大的压力，为了在满足充电负荷需求的情况下,减少对配电网的影响,本发明提出一种基于充电站负荷调度的充电桩接入控制方法,以变电站供电范围内各小区充电桩为对象,在满足区域充电负荷需求条件下，基于充电站可调度负荷，计及网络结构因素，以变电站和配电线路负载均衡为目标的充电桩接入控制方法,通过对充电桩接入的协调控制，解决目前只能静态监测配电网功率是否超标，却不能实时地做出响应的问题，实现电动汽车的有序充电和配网安全经济运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例基于充电站负荷调度的充电桩接入控制方法流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的基于充电站负荷调度的充电桩接入控制方法。

图1为本发明实施例基于充电站负荷调度的充电桩接入控制方法流程简要示意图，如图1所示，该方法主要包括以下步骤：

步骤1）根据当前变压器的功率和充电总功率，结合变压器额定功率和充电桩的额定功率，准确地计算出当前充电站能投入充电功能的最大充电桩数量m；

步骤2）根据预约充电的电动汽车数量和用电趋势分析数据，计算出当前时间或未来某一调度时段的当前充电站内可启动的充电桩数量Δm_{（调度时段）}；

步骤3）根据未来某一调度时段的当前充电站内可启动的充电桩数量Δm_{（调度时段）}，分析给出调度时段接入充电桩的控制策略；

步骤4）根据区域用电负荷对控制策略进行验证和分析，验证接入后的整体用电负荷水平是否为最优；

如果验证为最优，该生成最终的充电桩接入控制策略；

如果验证为非最优，则返回步骤1）继续流程。

该实施例以变电站供电范围内各小区充电桩为对象,在满足区域充电负荷需求条件下，基于充电站可调度负荷，计及网络结构因素，以变电站和配电线路负载均衡为目标,通过对充电桩接入的协调控制，有效地解决目前只能静态监测配电网功率(变压器侧、用户侧和充电站侧)是否超标，却不能实时地做出响应的问题，并实现电动汽车的有序充电和配网安全经济运行。

在本发明的一个实施例中，作为优选，所述步骤1）具体包括：

步骤1.1）通过智能配电终端提供的整个变压器输出功率值P_{变压器（实际）}和充电站的总功率P_{充电(实际)}，计算出当前用户负荷P_{用户(实际)}，计算过程如下：

P_{用户(实际)}= P_{变压器（实际）}- P_{充电(实际)}；

步骤1.2）通过智能配电终端提供的变压器的额定功率P_{变压器（额定）}，计算充电站的当前最大可用电功率P_充电(max) ，计算过程如下：

P_充电(max) = P_{变压器（额定）}- P_{用户(实际)}；

步骤1.3）通过电动汽车智能充电信息平台提供的各充电桩的额定功率P_{充电桩（额定）}，计算出允许接入的最大充电桩数量m，计算过程如下：

m=P_充电(max)/P_{充电桩（额定）}；

在本发明的一个实施例中，作为优选，所述步骤2）中，所述用电趋势分析数据通过智能配电终端实时采集得到，所述预约充电的电动汽车数量通过电动汽车智能充电平台实时采集得到。

在该实施例中，所述步骤2）具体包括：

根据m值、当前接入的充电桩数量和充电状态，计算出充电站当前可调度负荷ΔP_{充电（实时）}和未来调度时段的可调度负荷ΔP_{充电(调度时段)}，进一步计算出当前实时可允许增加接入的充电桩数量Δm_（实时），以及未来某个调度时段允许增加接入的充电桩数量Δm_{（调度时段）}。

在本发明的一个实施例中，作为优选，所述步骤3）具体包括：

如果Δm_{（调度时段）}>0,则该充电站调度时段内可再增加Δm_{（调度时段）}个充电桩进行入网充电；

如果Δm_{（调度时段）}≤0,则该充电站调度时段内充电负荷已经超过最大允许负荷，需要锁定Δm_{（调度时段）}个充电桩控制接入充电，以确保用电可靠性，保障电网安全。

在该实施例中，所述步骤3）中，如果Δm_{（调度时段）}>0,则该充电站调度时段内可再增加Δm_{（调度时段）}个充电桩进行入网充电，一方面在站内增加电电动汽车充电数量，达到最佳充电效益，另一方面通过电动汽车智能充电信息平台开放预约窗口，将可预约信息发布给电动汽车用户，提升用户体检。

在本发明的一个实施例中，作为优选，所述区域用电负荷包括变电站基础负荷和区域内电动汽车充电负荷需求，所述变电站基础负荷包括用户侧负荷、充电桩负荷等数据，所述区域内电动汽车充电负荷需求包括正在充电或预约充电的等数据。

在该实施例中，所述步骤4）具体包括：

通过调度时段内调度接入电网的充电桩数量Δm_{（调度时段）}，分析变电站供电区域内负荷曲线，从而判断充电桩接入电网的控制策略是否达到最优的负荷水平；

如果达到最优负荷水平，则按照步骤3）给出的充电桩接入控制策略对各小区的充电桩进行控制；

如果不能达到最优负荷水平，则结合当前分析的数据重新对充电桩的接入控制策略进行分析，直到最终给出达到最优负荷水平的充电桩接入控制策略。

在本发明的一个具体实施例中，将本发明方法应用于某小区充电负荷调度。假设某小区安装了一台干式变压器额定容量是800KVA，平时小区用户整体的用电功率是200kw-400kw，充电桩的用电功率分为7kw小功率交流充电桩和40kw直流充电桩两种，基于以上数据，则有：

充电功率P_（最大）=（800KVA*0.9-400KW）*0.8=320*0.8=256KW

该具体实施例中，如果没有使用本发明的充电桩接入控制方法，只能通过智能配电终端知道当前充电站的充电功率是否超出充电功率P_（最大），却不能计算出可以上电运行的充电桩的数量以及调度时段内如何控制充电桩接入。使用本发明的充电桩接入控制方法后,电动汽车智能充电信息管理平台可以实时获取当前的用户用电功率，如果是200kw，那就可以计算出当前能用于充电站的功率会多出200KW*0.8=160KW，这部分功率可以用于更多的充电桩使用。同时根据电动汽车智能充电信息管理平台实时监测的当前充电站使用的功率，准确地计算出当前充电站能投入充电功能的最大充电桩数量。

该具体实施例中，基于当前充电站能投入充电功能的最大充电桩数量，再根据电动汽车智能充电信息管理平台在线预约充电的电动汽车数量和通过智能配电终端提供的预测用电负荷曲线数据，可以计算出当前时间或未来某一调度时段的当前充电站内可启动的交流和直流充电桩数量，并向上融合到该小区用电负荷中进行验证，验证接入后的整体用电负荷水平是否有提升或最优。

该具体实施例中，假设计算出的当前可接入充电桩数量为6台直流充电桩，或者35台交流充电桩,那么该方法会验证接入6台直流充电桩后，对比分析小区的整体负荷水平是否提升或最优，具体地，即优化用电负荷的峰谷差率；

如果验证最优，该方法将生成最终的充电桩接入控制策略；

如果验证发现启动新接入的充电桩后造成小区用电负荷水平下降，则该方法会继续对充电桩控制策略的重新分析，直到验证通过后，生成最终准确的充电站内可接入的充电桩数量和控制策略。

经过上述多个实施例的详细阐述，可知本发明具有以下优点：本发明以变电站供电范围内各小区充电桩为对象，提供一种基于充电站负荷调度的充电桩接入控制方法，在满足区域充电负荷需求条件下，基于充电站可调度负荷，计及网络结构因素，以变电站和配电线路负载均衡为目标，实现各住宅区电动汽车充电的有序控制。该方法是以电动汽车智能充电信息平台为载体，通过智能配电终端采集提供的各小区变压器侧输出功率、用户侧用电负荷、充电站侧输出功率等实时数据和用电负荷曲线数据，结合充电桩基础数据及充电状态等数据进行综合计算，计算出当前时段内可调度负荷及调度时段内单位充电站内充电桩最大可接入充电数量，再计及变电站供电范围内的实时负载率和充电桩待充数量（预约充电数据），优化分配各条线路上的充电桩接入量。有效地解决了目前只能静态监测配电网功率(变压器侧、用户侧和充电站侧)是否超标，却不能实时地做出响应的问题，并实现电动汽车的有序充电和配网安全经济运行。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行***、装置或设备（如基于计算机的***、包括处理器的***或其他可以从指令执行***、装置或设备取指令并执行指令的***）使用，或结合这些指令执行***、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行***、装置或设备或结合这些指令执行***、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神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，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (8)

1.一种基于充电站负荷实时调度充电桩接入的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1）根据当前变压器的功率和充电总功率，结合变压器额定功率和充电桩的额定功率，，准确地计算出当前充电站能投入充电功能的最大充电桩数量m；

步骤2）根据预约充电的电动汽车数量和用电趋势分析数据，计算出当前时间或未来某一调度时段的当前充电站内可启动的充电桩数量Δm_{（调度时段）}；

步骤3）根据未来某一调度时段的当前充电站内可启动的充电桩数量Δm_{（调度时段）}，分析给出调度时段接入充电桩的控制策略；

步骤4）根据区域用电负荷对控制策略进行验证和分析，验证接入后的整体用电负荷水平是否为最优；

如果验证最优，该生成最终的充电桩接入控制策略；

如果验证为非最优，则返回步骤1）继续流程。

2.根据权利要求1所述的一种基于充电站负荷实时调度充电桩接入的控制方法，其特征在于，所述步骤1）具体包括：

步骤1.1）通过智能配电终端提供的整个变压器输出功率值P_{变压器（实际）}和充电站的总功率P_{充电(实际)}，计算出当前用户负荷P_{用户(实际)}；

P_{用户(实际)}= P_{变压器（实际）}- P_{充电(实际)}；

步骤1.2）通过智能配电终端提供的变压器的额定功率P_{变压器（额定）}，计算充电站的当前最大可用电功率P_充电(max) ，

P_充电(max) = P_{变压器（额定）}- P_{用户(实际)}；

步骤1.3）通过电动汽车智能充电信息平台提供的各充电桩的额定功率P_{充电桩（额定）}，计算出允许接入的最大充电桩数量m，

m=P_充电(max)/P_{充电桩（额定）}。

3.根据权利要求1所述的一种基于充电站负荷实时调度充电桩接入的控制方法，其特征在于，所述步骤2）中，所述用电趋势分析数据通过智能配电终端实时采集得到，所述预约充电的电动汽车数量通过电动汽车智能充电平台实时采集得到。

4.根据权利要求3所述的一种基于充电站负荷实时调度充电桩接入的控制方法，其特征在于，所述步骤2）具体包括：

根据m值、当前接入的充电桩数量和充电状态，计算出充电站当前可调度负荷ΔP_{充电（实时）}和未来调度时段的可调度负荷ΔP_{充电(调度时段)}，进一步计算出当前实时可允许增加接入的充电桩数量Δm_（实时），以及未来某个调度时段允许增加接入的充电桩数量Δm_{（调度时段）}。

5.根据权利要求1所述的一种基于充电站负荷实时调度充电桩接入的控制方法，其特征在于，所述步骤3）具体包括：

如果Δm_{（调度时段）}>0,则该充电站调度时段内可再增加Δm_{（调度时段）}个充电桩进行入网充电；

如果Δm_{（调度时段）}≤0,则该充电站调度时段内充电负荷已经超过最大允许负荷，需要锁定Δm_{（调度时段）}个充电桩控制接入充电。

6.根据权利要求5所述的一种基于充电站负荷实时调度充电桩接入的控制方法，其特征在于，所述步骤3）具体包括：

在Δm_{（调度时段）}>0时，执行在站内增加电电动汽车充电数量以达到最佳充电效益，并执行通过电动汽车智能充电信息平台开放预约窗口，将可预约信息发布给电动汽车用户以提高用户体验。

7.根据权利要求1所述的一种基于充电站负荷实时调度充电桩接入的控制方法，其特征在于，所述步骤4）具体包括：

所述区域用电负荷包括变电站基础负荷和区域内电动汽车充电负荷需求，所述区域内电动汽车充电负荷需求包括正在充电或预约充电的负荷数据。

8.根据权利要求7所述的一种基于充电站负荷实时调度充电桩接入的控制方法，其特征在于，所述步骤4）具体包括：

通过调度时段内调度接入电网的充电桩数量Δm_{（调度时段）}，分析变电站供电区域内负荷曲线，从而判断充电桩接入电网的控制策略是否达到最优的负荷水平；

如果达到最优负荷水平，则按照步骤3）给出的充电桩接入控制策略对各小区的充电桩进行控制；

如果不能达到最优负荷水平，则结合当前分析的数据重新对充电桩的接入控制策略进行分析，直到最终给出达到最优负荷水平的充电桩接入控制策略。