CN110688743A - 一种电动公交车充电站经济充电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动公交车充电站经济充电方法,涉及电动公交车经济充电方法领域,其步骤S1、根据公交车出行与检修排班计划,同时基于充电云平台的充电记录信息辨识出各公交车的电池信息,包括容量和充放电特性参数以及车程耗电特性;步骤S2、采用蒙特卡洛方法模拟公交车发车时间的不确定性,发车时刻在计划发车时间前一个发车间隔和后一个发车间隔内随机分布;步骤S3、在每次蒙特卡洛抽样仿真中通过按如下公式A构建优化模型求解车辆的各时段的充电功率。本发明能够优化计算设置不同时段的荷电状态上限来指导各辆车各时段的充电量,降低公交站的全天购电成本。

Description

一种电动公交车充电站经济充电方法
技术领域
本发明涉及电动公交车经济充电方法领域,尤其涉及一种电动公交车充电站经济充电方法。
背景技术
公交车一般具有较为固定的行驶路线和行驶时间,因此其每日消耗的电能也相对稳定。此外,由于很多公交充电站从电网公司购买电力采用分时电价的计费模式,在不同的时间充电的购电成本有着非常大的差异。由于公交车充电站充电桩数量、公交车电池容量、公交车单程耗电量的不同,无法保证所有的车都在电价最低的时刻充电而能满足全天运行的需要,因此需要通过优化算法来计算出合适的充电策略,在满足公交运营出行需求的同时,让充电站全天从电网购电的成本最小,从而提高运营效益。
在公交发车、到站时刻固定,每辆车耗电量固定的情况下可以通过优化计算分配车辆的充电起始时间和最优充电量,但是由于路况、天气的差异导致车辆发车、到站的时间总是存在差异,实际运营中理论性的优化结果很难应用于实践中。此外,出于成本的考虑,公交充电站机会不会配备专门的运维工程师来专门监视和适时修改每辆车的充电策略,而车辆往往需要充电一段时间后才能从电池管理***中获取车架信息,因此对每辆车来设置充电策略难以在实践中应用,而且在每台充电桩上动态修改给车辆充电的荷电状态限值也缺乏可操作性。
基于上述原因,需要设计一种针对公交充电站的荷电状态约束方法,该方法以充电站为单位,可以适应公交车辆发车到站时间与计划存在偏差,可以根据历史订单辨识出的车辆荷电状态和充电电量的拟合系数和截距,通过优化计算设置不同时段的荷电状态上限来指导各辆车各时段的充电量,从而降低公交充电站的购电成本,提升运营效益。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点,而提出的一种电动公交车充电站经济充电方法。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种电动公交车充电站经济充电方法,包括以下步骤:
步骤S1、根据公交车出行与检修排班计划,同时基于充电云平台的充电记录信息辨识出各公交车的电池信息,包括容量和充放电特性参数以及车程耗电特性;
步骤S2、采用蒙特卡洛方法模拟公交车发车时间的不确定性,发车时刻在计划发车时间前一个发车间隔和后一个发车间隔内随机分布;
步骤S3、在每次蒙特卡洛抽样仿真中通过按如下公式A构建优化模型求解车辆的各时段的充电功率;
公式A:
Figure RE-GDA0002299108780000021
步骤S4、根据充电功率和时长获得各时段的充电量后,加上初始的荷电状态值,可以获得本次优化计算出的各时段荷电状态最优值;
步骤S5、在每一次蒙特卡洛抽样仿真计算中保存各车荷电状态的最优值,同时判断是否满足抽样次数,当不满足时,再次执行步骤 S3,当满足时进入步骤S6;
步骤S6、蒙特卡洛抽样仿真计算结束后统计各车在各时段的荷电状态期望值和偏差;
步骤S7、在高峰时刻以步骤S6中获得的荷电状态期望值作为已知条件,同时以发车时刻荷电状态为满电量、停运时段荷电状态为最低限值,按公式B计算其余时段荷电状态,
公式B:
步骤S8、以各时段各车辆荷电状态下限最小值作为该时段充电站充电服务的荷电状态下限值;
步骤S9、充电站有车辆充电时,充电设备向云平台请求该充电站的荷电状态约束作为车辆充电的目标上限。
优选的,所述步骤S3中构建优化模型时考虑车辆电池能量递推约束:
Figure RE-GDA0002299108780000032
优选的,所述步骤S3中构建优化模型时考虑车辆电池能量上下限约束:
SOCmin≤Csoc(i,t)≤SOCmax
优选的,所述步骤S3中构建优化模型时考虑车辆连续状态约束:
-Pd(1-SC(i,t))≤Pk(i,t)≤PmaxSC(i,t)-Pd(1-SC(i,t))。
优选的,所述步骤S3中构建优化模型时考虑充电站功率约束:
本发明以充电站为单位,能够适应公交车辆发车到站时间与计划存在的偏差,能够根据历史订单辨识出的车辆荷电状态和充电电量的拟合系数和截距,通过优化计算设置不同时段的荷电状态上限来指导各辆车各时段的充电量,降低公交站的全天购电成本,从而提高公交车充电站的经济性,具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
参照图1一种电动公交车充电站经济充电方法,包括以下步骤:
步骤S1、根据公交车出行与检修排班计划,同时基于充电云平台的充电记录信息辨识出各公交车的电池信息,包括容量和充放电特性参数以及车程耗电特性;
步骤S2、采用蒙特卡洛方法模拟公交车发车时间的不确定性,发车时刻在计划发车时间前一个发车间隔和后一个发车间隔内随机分布;
步骤S3、在每次蒙特卡洛抽样仿真中通过按如下公式A构建优化模型求解车辆的各时段的充电功率;
公式A:
Figure RE-GDA0002299108780000051
有N辆公交车;T为研究时段,Tt为每个时段的时长;
Pr(t)为t时刻电价;SC(i,t)表示第i辆车在第t时段的充电状态;Pk(i,t)为第i辆车在第t时段的充电功率。
步骤S4、根据充电功率和时长获得各时段的充电量后,加上初始的荷电状态值,可以获得本次优化计算出的各时段荷电状态最优值;
步骤S5、在每一次蒙特卡洛抽样仿真计算中保存各车荷电状态的最优值,同时判断是否满足抽样次数,当不满足时,再次执行步骤 S3,当满足时进入步骤S6;
步骤S6、蒙特卡洛抽样仿真计算结束后统计各车在各时段的荷电状态期望值和偏差;
步骤S7、在高峰时刻以步骤S6中获得的荷电状态期望值作为已知条件,同时以发车时刻荷电状态为满电量、停运时段荷电状态为最低限值,按公式B计算其余时段荷电状态,
公式B:
Figure RE-GDA0002299108780000063
式中Csoc(i,t-1)为前一时刻的荷电状态,求解t时刻荷电状态时已知,Csoc(i,ts)、Csoc(i,te)为之前步骤中获得的起止时段荷电状态值,Ei0为车辆单次车程耗电量,n为起止时段中车辆i的车程数。
步骤S8、以各时段各车辆荷电状态下限最小值作为该时段充电站充电服务的荷电状态下限值;
步骤S9、充电站有车辆充电时,充电设备向云平台请求该充电站的荷电状态约束作为车辆充电的目标上限。
本实施方式中,步骤S3中构建优化模型时考虑车辆电池能量递推约束:
Figure RE-GDA0002299108780000062
Csoc(i,t)为第i辆车在第t时段的荷电状态值;t0为起始时段,Ai和Bi分别为根据历史订单辨识出的车辆荷电状态和充电电量的拟合系数和截距。
本实施方式中,步骤S3中构建优化模型时考虑车辆电池能量上下限约束:
SOCmin≤Csoc(i,t)≤SOCmax。任一时段,车辆电池的荷电状态必须大于低限小于高限,该约束可保证车辆发车时荷电状态不低于某一最低值,确保电动车能完整跑完全程。
本实施方式中,步骤S3中构建优化模型时考虑车辆连续状态约束:
-Pd(1-SC(i,t))≤Pk(i,t)≤PnaxSC(i,t)-Pd(1-SC(i,t))。
Pd为车辆平均放电功率,Pmax为桩充电功率上限,第i辆车在第t时段的要么处于放电状态(此时SC(i,t)=0),要么处于充电状态(此时 SC(i,t)=1),处于充电状态时0≤Pk(i,t)≤Pmax,当Pk(i,t)=0时为停车但不充电状态。
本实施方式中,步骤S3中构建优化模型时考虑充电站功率约束:
。为充电站总功率限值。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电动公交车充电站经济充电方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1、根据公交车出行与检修排班计划,同时基于充电云平台的充电记录信息辨识出各公交车的电池信息,包括容量和充放电特性参数以及车程耗电特性;
步骤S2、采用蒙特卡洛方法模拟公交车发车时间的不确定性,发车时刻在计划发车时间前一个发车间隔和后一个发车间隔内随机分布;
步骤S3、在每次蒙特卡洛抽样仿真中通过按如下公式A构建优化模型求解车辆的各时段的充电功率;
公式A:
Figure FDA0002199998900000011
步骤S4、根据充电功率和时长获得各时段的充电量后,加上初始的荷电状态值,可以获得本次优化计算出的各时段荷电状态最优值;
步骤S5、在每一次蒙特卡洛抽样仿真计算中保存各车荷电状态的最优值,同时判断是否满足抽样次数,当不满足时,再次执行步骤S3,当满足时进入步骤S6;
步骤S6、蒙特卡洛抽样仿真计算结束后统计各车在各时段的荷电状态期望值和偏差;
步骤S7、在高峰时刻以步骤S6中获得的荷电状态期望值作为已知条件,同时以发车时刻荷电状态为满电量、停运时段荷电状态为最低限值,按公式B计算其余时段荷电状态,
公式B:Csoc(i,t)=max(SOCmin)
步骤S8、以各时段各车辆荷电状态下限最小值作为该时段充电站充电服务的荷电状态下限值;
步骤S9、充电站有车辆充电时,充电设备向云平台请求该充电站的荷电状态约束作为车辆充电的目标上限。
2.根据权利要求1所述的一种电动公交车充电站经济充电方法,其特征在于,所述步骤S3中构建优化模型时考虑车辆电池能量递推约束:
Figure FDA0002199998900000022
3.根据权利要求2所述的一种电动公交车充电站经济充电方法,其特征在于,所述步骤S3中构建优化模型时考虑车辆电池能量上下限约束:
SOCmin≤Csoc(i,t)≤SOCmax
4.根据权利要求3所述的一种电动公交车充电站经济充电方法,其特征在于,所述步骤S3中构建优化模型时考虑车辆连续状态约束:
-Pd(1-SC(i,t))≤Pk(i,t)≤PmaxSC(i,t)-Pd(1-SC(i,t))。
5.根据权利要求4所述的一种电动公交车充电站经济充电方法,其特征在于,所述步骤S3中构建优化模型时考虑充电站功率约束:
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