CN111284347B - 一种充电场站车辆接入控制中的状态聚类编码方法 - Google Patents

一种充电场站车辆接入控制中的状态聚类编码方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种充电场站车辆接入控制中的状态聚类编码方法，包括：1将电动车到达充电场站提出服务请求作为事件，描述为到达的车辆种类及从其当前荷电状态到充满的充电需求时间；2把正在充电的一个电动车从其当前SOC到充满的充电需求时间作为所接入的充电桩的状态，将所有充电桩的状态联立为联合服务时间需求状态；3将联合服务时间需求状态离散化，并将其每个元素从小至大进行排列和编码，构成充电桩的聚类状态；***发生时，根据电网调峰电价和充电桩的聚类状态，决定是否把到达的电动车接入充电场站并提供充电服务。本发明能够有效减少充电场站车辆接入控制的状态空间规模，减少接入控制优化的时空资源需求，提高优化效率。

Description

一种充电场站车辆接入控制中的状态聚类编码方法
技术领域
本发明属于智能控制与优化技术领域，具体地说是充电场站车辆接入控制中的一种状态聚类编码方法。
背景技术
当前，汽车生产已从传统能源为动力的汽车向新能源汽车方向进行转移，其中电动汽车是新能源汽车发展的重点方向，具有巨大的消费潜力和市场。充电桩是为电动汽车提供充电服务的重要基础设施，随着电动汽车市场保有量的大幅提高，建设充电场站对多个充电桩的充电服务进行集中运营和管理势在必行。随着风光电等新能源渗透率的提高，且由于其随机性和间歇性的特点，如何对电力用户的用电进行有效管理和引导，从而提高电力服务的智能性和自适应性，将是一种趋势。其中电动汽车是一类重要的柔性负荷，对其充放电进行合理调度控制将能发挥该类电力用户参与电力市场调度的潜力。例如，各级调度中心可根据源荷预测数据制定电力调峰计划并通过实时电价下发，从而引导电动车充电场站合理用电，促进用户侧自主削峰填谷或移峰填谷。
因此，在实时电网调峰电价机制下，一个充电场站电动车的智能接入服务***，如何根据电网实时调峰电价和站内所有充电桩的在线服务状态，对一个随机到来的电动汽车的充电服务请求进行动态自适应响应，即控制其是否接入服务，从而提高充电场站的运行经济性，并自适应电网调峰需求，将是一个有待研究解决的重要问题。但在针对该类车辆接入控制问题进行优化时，若直接根据充电场站的自然物理状态进行建模，状态空间规模较大，存在维数灾问题，将占用较多时空资源，并影响优化效率和控制效果。
发明内容
本发明是为解决上述现有技术存在的不足之处，根据问题特征，提出一种充电场站车辆接入控制中的状态聚类编码方法，能够有效减少状态空间的规模，降低接入控制优化的时空计算资源需求，并提高优化效率和控制效果。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
本发明一种充电场站车辆接入控制中的状态聚类编码方法的特点是应用于配有J个充电桩，并为M种随机到达的电动车提供有偿充电服务的充电场站服务***中，令每个充电桩均能满足M种电动车的充电功率需求，且一个充电桩一次只为一个电动车提供充电服务；
将所述J个充电桩分别记为CS1,CS2,…,CSj,…,CSJ，M种电动车的充电功率需求记为P1,P2,…,Pm,…,PM，其中，CSj表示第j个充电桩，Pm表示第m种电动车的充电功率需求；
记第m种电动车的电池容量为Em，m＝1,2,…,M；
记一天总时长为T，且令电网的调峰电价是时间t的函数，记为PR(t)，且PR(t)∈ΦPR，0≤t≤T；假设电网调峰电价按调度指令周期下发，K为一天最大周期数，且令τk为第k个调峰电价PRk下发的时刻，则记调峰电价序列为{(τk,PRk)|k＝0,1,2,…,K-1,τ0＝0}，其中，
Figure GDA0002894226270000021
ΦPR是有限的电价状态空间；令τK＝T；PR(t)＝PRk，τk≤t＜τk+1；
记充电场站服务***的充电服务价格是时间t的函数PRev(t)；
假设t时刻有第mt种电动车随机到达电动场站申请充电服务，令所述第mt种电动车的电池当前荷电状态为
Figure GDA0002894226270000022
则将所述第mt种电动车的到达事件记为
Figure GDA0002894226270000023
将所述J个充电桩在t时刻的联合状态记为Ct＝(CS1(t),CS2(t),…,CSj(t),…,CSJ(t))，其中
Figure GDA0002894226270000024
表示第j个充电桩的实际服务状态；mj(t)表示在t时刻第j个充电桩CSj正在服务的电动车种类，mj(t)＝0表示t时刻第j个充电桩CSj无车辆接入，mj(t)∈{1,2，…,M}表示t时刻第j个充电桩CSj正在给{1,2，…,M}中的一种电动车充电；
Figure GDA0002894226270000025
表示t时刻第j个充电桩CSj正在服务的第mj(t)种电动车的电池当前荷电状态；当mj(t)＝0时记
Figure GDA0002894226270000026
将t时刻充电场站服务***状态记为st＝{Ct,PR(t)}，第mt种电动车的到达事件
Figure GDA0002894226270000027
发生时刻t作为决策时刻，并将所述决策时刻的事件扩展状态记为
Figure GDA0002894226270000028
在所述决策时刻将充电场站服务***是否接入电动车并提供充电服务记为行动a，记第n个决策时刻Tn的行动为an，且an∈D＝{0,1}，其中“0”表示拒绝服务，“1”表示接入服务，D表示行动集合；
所述充电场站车辆接入控制中的状态聚类编码方法如下：
步骤1、用一个时间常数σ将时间变量t的变化区间[0,T]离散化为Z个区间，第z个区间记为[tz,tz+1)，即tz+1＝tz+σ，z＝0,1,2,…,Z-1，且令t0＝τ0＝0，记tZ＝τK＝T；则记时间变量t的离散化状态为z；
步骤2、假设第m种车辆从SOCm＝0开始充电，直到充满为止的充电需求时间为Γm＝Em/(ρm·Pm)，其中，ρm表示充电效率，令
Figure GDA0002894226270000031
用所述时间常数σ将时间常数Γ离散化为U个区间，第u个区间记为[tu,tu+1)，u＝0,1,2,…,U-2，第U-1个区间为[tU-1,tU)，且t0＝0，tU＝Γ；
步骤3、若t时刻在第j个充电桩CSj接受充电服务的电动车mj(t)的电池荷电状态为
Figure GDA00028942262700000321
则其到充满为止的充电需求时间记为
Figure GDA0002894226270000032
将第j个充电桩的服务时间需求状态记为
Figure GDA0002894226270000033
则t时刻J个充电桩的联合服务时间需求状态记为
Figure GDA0002894226270000034
步骤4、将第j个充电桩的服务时间需求状态
Figure GDA0002894226270000035
离散化，若
Figure GDA0002894226270000036
则记对应的离散化服务时间需求状态
Figure GDA0002894226270000037
的状态编码为uj，即
Figure GDA0002894226270000038
t时刻J个充电桩的离散化联合服务时间需求状态记为
Figure GDA0002894226270000039
令充电桩所有可能的离散化联合服务时间需求状态的集合记为Υ，则其状态总数为UJ；当mj(t)＝0时，
Figure GDA00028942262700000310
uj＝0；
步骤5、将t时刻第mt种电动车的到达事件
Figure GDA00028942262700000311
发生时的充电场站服务***状态记为
Figure GDA00028942262700000312
且
Figure GDA00028942262700000313
对应的充电需求时间记为
Figure GDA00028942262700000314
则将t时刻的事件扩展状态记为
Figure GDA00028942262700000315
记充电需求时间
Figure GDA00028942262700000316
对应的离散化服务时间需求状态记为
Figure GDA00028942262700000317
步骤6、假设第n个决策时刻
Figure GDA00028942262700000318
则将第n个决策时刻Tn的事件扩展状态
Figure GDA00028942262700000319
进行离散化，得到对应的离散化事件扩展状态
Figure GDA00028942262700000320
其中，n表示对应第n个决策时刻Tn的数值或离散化值；其状态总数为Z×UJ×M×U；若
Figure GDA0002894226270000041
则调峰电价唯一对应第k个调峰电价PRk；
步骤7、将
Figure GDA0002894226270000042
中的元素u1,u2,…,uj,…,uJ按自小到大进行排序，记升序操作为“Θ”，则令
Figure GDA0002894226270000043
即
Figure GDA0002894226270000044
Figure GDA0002894226270000045
表示充电场站的聚类状态，记聚类状态集合记为
Figure GDA0002894226270000046
且共有状态数
Figure GDA0002894226270000047
个；则第n个决策时刻的离散化事件扩展聚类状态记为
Figure GDA0002894226270000048
其中，
Figure GDA0002894226270000049
表示
Figure GDA00028942262700000410
在第n个决策时刻时的数值；记离散化事件扩展聚类状态空间为
Figure GDA00028942262700000411
其状态总数为
Figure GDA00028942262700000412
步骤8、将充电场站车辆接入控制策略v定义为所述离散化事件扩展聚类状态空间
Figure GDA00028942262700000413
到所述行动集合D的一个映射，从而得到接入控制策略表；当第n个车辆到达事件发生时，观测并计算得到***的离散化事件扩展聚类状态
Figure GDA00028942262700000414
并从接入控制策略表中选择对应的接入控制行动an，若an＝0，则拒绝车辆接入，若an＝1，将到达的车辆立即接入到任一个空闲的充电桩进行充电。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明首先以每个正在进行充电的车辆从其当前SOC开始直到充满为止的充电需求时间作为提供其充电服务的充电桩的状态，即服务时间需求状态或剩余充电时间状态，比传统的以电动车的电池当前荷电状态作为充电桩的状态更能直接反映充电桩的服务状态变化情况；
2、将所有充电桩的联合服务时间需求状态进行离散化，联立为离散化联合服务时间需求状态，并对其按自小到大进行排序，构成充电场站的聚类状态，有效减小了离散化事件扩展聚类状态的规模，从而提高车辆接入控制的优化效率和执行效果；
3、本发明提出的状态聚类编码方法，也适用于涉及电动车充放电问题的其它情形。
附图说明
图1为本发明充电场站服务***的示意图。
具体实施方式
本实施例中，如图1所示，一种充电场站车辆接入控制中的状态聚类编码方法，是应用于由J个充电桩1、M种随机到达的电动车2、电网调峰电价计划3和接入控制中心4组成的充电场站服务***中，且每个充电桩都能自适应满足M种电动车的充电功率需求；
将第j个充电桩记为CSj，且一次只为一个电动车提供充电服务；从而将J个充电桩分别记为CS1,CS2,…,CSj,…,CSJ，j＝1,2,…,J；
将第m种电动车的充电功率需求记为Pm，且其电池总容量为Em，由电动车自身配置决定；从而将M种电动车的充电功率需求记为P1,P2,…,Pm,…,PM，m＝1,2,…,M；
令K为一天最大周期数且对应总时长为T，将总时长T下的任意t时刻电网的调峰电价状态记为PR(t)元/千瓦时，且PR(t)∈ΦPR，0≤t≤T，ΦPR是有限的电价状态空间；假设电网调峰电价按调度指令周期下发，且τk为第k个调峰电价PRk下发的时刻，此价格维持到下一调峰电价下发时刻τk+1为止，即PRt＝PRk，τk≤t＜τk+1，k＝0,1,2,…,K-1且τ0＝0；调峰电价序列记为{(τk,PRk)|k＝0,1,2,…,K-1,τ0＝0}；其中，
Figure GDA0002894226270000051
且令τK＝T；
充电场站提供有偿充电服务，充电场站充电服务价格是时间t的函数，记为PRev(t)元/千瓦时；
将t时刻电池荷电状态SOC为
Figure GDA0002894226270000052
的第mt种电动车随机到达电动场站申请充电服务的事件，记为到达事件
Figure GDA0002894226270000053
将第j个充电桩的服务状态记为
Figure GDA0002894226270000054
从而将J个充电桩在t时刻的联合状态记为Ct＝(CS1(t),CS2(t),…,CSj(t),…,CSJ(t))；假设t＝0时，所有充电桩为空；mj(t)表示在t时刻第j个充电桩CSj正在服务的电动车种类，若mj(t)＝0表示t时刻第j个充电桩CSj无车辆接入，若mj(t)∈{1,2，…,M}表示t时刻第j个充电桩CSj正在给{1,2，…,M}中的一种电动车充电；
Figure GDA0002894226270000055
表示t时刻第j个充电桩CSj正在服务的第mj(t)种电动车的电池SOC，且mj(t)＝0时记
Figure GDA0002894226270000056
将到达事件
Figure GDA0002894226270000057
发生时的充电场站服务***状态记为st＝{Ct,PR(t)}，因为调峰电价PR(t)是时间t的函数，故可记事件扩展状态为
Figure GDA0002894226270000058
记事件扩展状态空间为S；
记第n个事件
Figure GDA0002894226270000061
发生的时刻为决策时刻Tn，即t＝Tn，对应电网价格调峰期记为
Figure GDA0002894226270000062
即
Figure GDA0002894226270000063
定义***决策时刻为任一电动车到达时刻，即事件发生时刻；
将充电场站服务***是否接入电动车并提供充电服务作为控制行动a，记第n个决策时刻Tn的行动为an，且an∈D＝{0,1}，其中“0”表示拒绝服务，“1”表示接入服务，D表示行动集合；在任一决策时刻Tn，若mj(t)≠0,j＝1,2,…,J，表示所有充电桩为忙，则an≡0；
将所有可能的离散化事件扩展状态进行编码，令
Figure GDA0002894226270000064
表示第s个离散化事件扩展状态，且
Figure GDA0002894226270000065
将所有充电桩为忙的可能的离散化事件扩展状态编码为最后且记状态数为Sb；
在第n个决策时刻Tn，若an＝1，则将到达的电动车接入到任一空闲充电桩并立即进行充电；假设一个电动车充满就立即离开充电场站；
该充电场站车辆接入控制中的原始状态编码方法如下：
步骤1、用一个较小的时间常数σ将时间变量t的变化区间[0,T]离散化为Z个区间，第z个区间记为[tz,tz+1)，z＝0,1,2,…,Z-1，且令t0＝τ0＝0，记tZ＝τK＝T；则记连续时间变量t的离散化状态编码为z；
步骤2、用一个较小的常数δ将所有电动车电池SOC的变化区间[0，1]离散化为Y个区间，第y个区间记为[θy，θy+1)，y＝0,1,2,…,Y-1，且令θ0＝0，θY＝1；则记t时刻第mt种电动车的电池当前荷电状态
Figure GDA0002894226270000066
的离散化状态记为
Figure GDA0002894226270000067
其状态编码记为y；
步骤3、将J个充电桩在t时刻的联合状态Ct进行离散化，记充电桩离散化联合状态为
Figure GDA0002894226270000068
其中，
Figure GDA0002894226270000069
是CSj(t)对应的离散化状态，且
Figure GDA00028942262700000610
Figure GDA00028942262700000611
是
Figure GDA00028942262700000612
的离散化状态，其状态总数为(M×Y)J；
步骤4、假设第n个决策时刻
Figure GDA00028942262700000613
将决策时刻的事件扩展状态
Figure GDA00028942262700000614
进行离散化，则得到对应的离散化事件扩展状态
Figure GDA00028942262700000615
其中，下标“n”表示对应第n个决策时刻Tn的数值或离散化值；mn就表示
Figure GDA0002894226270000071
Figure GDA0002894226270000072
是Ct对应的离散化充电桩联合状态，
Figure GDA0002894226270000073
是CSj(t)对应的离散化状态，且
Figure GDA0002894226270000074
记离散化事件扩展状态空间为
Figure GDA0002894226270000075
即
Figure GDA0002894226270000076
其状态总数为Z×(M×Y)J×M×U；
步骤5、转移概率矩阵
Figure GDA0002894226270000077
指数逗留时间条件下的概率转移，可以推导；分布函数矩阵
Figure GDA0002894226270000078
针对所有的转移都是指数分布，不受控制；代价函数矩阵
Figure GDA0002894226270000079
应该也可以推导，若是代价率则对应连续时间MDP，若是一步转移代价则对应离散时间过程；Q矩阵可计算，等价A矩阵可计算；数值计算可执行。
该充电场站车辆接入控制中的状态聚类编码方法如下：
步骤1、用一个较小的时间常数σ将时间变量t的变化区间[0,T]离散化为Z个区间，第z个区间记为[tz,tz+1)，即tz+1＝tz+σ，z＝0,1,2,…,Z-1，且令t0＝τ0＝0，记tZ＝τK＝T；则记连续时间变量t的离散化状态为z；
步骤2、假设第m种车辆从SOCm＝0开始充电，直到充满为止的充电需求时间为Γm＝Em/(ρm·Pm)，其中ρm表示充电效率，令
Figure GDA00028942262700000710
用时间常数σ将时间常数Γ离散化为U个区间，第u个区间记为[tu,tu+1)，即tu+1＝tu+σ，u＝0,1,2,…,U-2，且t0＝0，tU≤Γ；
步骤3、若t时刻一个在第j个充电桩CSj接受充电服务的电动车mj(t)，其电池当前荷电状态为
Figure GDA00028942262700000711
则其到充满为止的充电需求时间记为
Figure GDA00028942262700000712
则将第j个充电桩的服务时间需求状态记为
Figure GDA00028942262700000713
则t时刻J个充电桩的联合服务时间需求状态记为
Figure GDA00028942262700000714
步骤4、将第j个充电桩的服务时间需求状态
Figure GDA00028942262700000715
离散化，若
Figure GDA00028942262700000716
则记对应的离散化服务时间需求状态
Figure GDA00028942262700000717
的状态编码为uj，即
Figure GDA00028942262700000718
t时刻J个充电桩的离散化联合服务时间需求状态记为
Figure GDA0002894226270000081
令充电桩所有可能的离散化联合服务时间需求状态的集合记为Υ，则其状态总数为U×J；mj(t)＝0时，
Figure GDA0002894226270000082
步骤5、将t时刻第mt种电动车的到达事件
Figure GDA0002894226270000083
发生时的充电场站服务***状态记为
Figure GDA0002894226270000084
且
Figure GDA0002894226270000085
对应的充电需求时间记为
Figure GDA0002894226270000086
则将t时刻的事件扩展状态记为
Figure GDA0002894226270000087
记充电需求时间
Figure GDA0002894226270000088
对应的离散化服务时间需求状态记为
Figure GDA0002894226270000089
步骤6、假设第n个决策时刻
Figure GDA00028942262700000810
则将决策时刻的事件扩展状态
Figure GDA00028942262700000811
进行离散化，得到对应的离散化事件扩展状态
Figure GDA00028942262700000812
其中，“n”表示对应第n个决策时刻Tn的数值或离散化值；mn就表示
Figure GDA00028942262700000813
其状态总数为Z×UJ×M×U；
步骤7、将
Figure GDA00028942262700000814
中的元素u1,u2,…,uj,…,uJ按自小到大进行排序，记排序操作为“Θ”，则令
Figure GDA00028942262700000815
即
Figure GDA00028942262700000816
Figure GDA00028942262700000817
即为充电场站的聚类状态，其集合记为
Figure GDA00028942262700000818
则新的集合
Figure GDA00028942262700000819
共有元素
Figure GDA00028942262700000820
个；则第n个决策时刻的离散化事件扩展聚类状态记为
Figure GDA00028942262700000821
其中，
Figure GDA00028942262700000822
表示
Figure GDA00028942262700000823
在第n个决策时刻时的数值；记离散化事件扩展聚类状态空间为
Figure GDA00028942262700000824
其状态总数为
Figure GDA00028942262700000825
步骤8、将充电场站车辆接入控制策略v定义为离散化事件扩展聚类状态空间
Figure GDA00028942262700000826
到行动集合D的一个映射，从而得到接入控制策略表，则充电场站车辆接入控制过程如下：
步骤8.1、等待车辆到达事件发生；当有事件发生时，转步骤8.2；
步骤8.2、记录车辆到达事件
Figure GDA00028942262700000827
的发生次序n，记录并计算当前事件发生时刻Tn对应的离散化时间状态zn，到达的车辆种类mn及其充电需求时间
Figure GDA00028942262700000828
对应的离散化状态
Figure GDA00028942262700000829
步骤8.3、观测充电场站所有充电桩所接入的车辆在事件发生时刻的SOC数值，计算充电桩的联合服务时间需求状态Γ(t)及其离散化联合服务时间需求状态
Figure GDA0002894226270000091
步骤8.4、将
Figure GDA0002894226270000092
中的元素按自小到大进行排序，得到充电场站的聚类状态
Figure GDA0002894226270000093
并记为
Figure GDA0002894226270000094
得到离散化事件扩展聚类状态
Figure GDA0002894226270000095
步骤8.5、根据第n个决策时刻的离散化事件扩展聚类状态
Figure GDA0002894226270000096
从接入控制策略表中选择对应的接入控制行动an，若an＝0，拒绝车辆接入，若an＝1，将到达的车辆接入任一空闲的充电桩进行充电；
步骤8.6、转步骤8.1。

Claims (1)

1.一种充电场站车辆接入控制中的状态聚类编码方法，其特征是应用于配有J个充电桩，并为M种随机到达的电动车提供有偿充电服务的充电场站服务***中，令每个充电桩均能满足M种电动车的充电功率需求，且一个充电桩一次只为一个电动车提供充电服务；
将所述J个充电桩分别记为CS1,CS2,…,CSj,…,CSJ，M种电动车的充电功率需求记为P1,P2,…,Pm,…,PM，其中，CSj表示第j个充电桩，Pm表示第m种电动车的充电功率需求；
记第m种电动车的电池容量为Em，m＝1,2,…,M；
记一天总时长为T，且令电网的调峰电价是时间t的函数，记为PR(t)，且PR(t)∈ΦPR，0≤t≤T；假设电网调峰电价按调度指令周期下发，K为一天最大周期数，且令τk为第k个调峰电价PRk下发的时刻，则记调峰电价序列为{(τk,PRk)|k＝0,1,2,…,K-1,τ0＝0}，其中，
Figure FDA0002894226260000011
ΦPR是有限的电价状态空间；令τK＝T；PR(t)＝PRk，τk≤t＜τk+1；
记充电场站服务***的充电服务价格是时间t的函数PRev(t)；
假设t时刻有第mt种电动车随机到达电动场站申请充电服务，令所述第mt种电动车的电池当前荷电状态为
Figure FDA0002894226260000012
则将所述第mt种电动车的到达事件记为
Figure FDA0002894226260000013
将所述J个充电桩在t时刻的联合状态记为Ct＝(CS1(t),CS2(t),…,CSj(t),…,CSJ(t))，其中
Figure FDA0002894226260000014
表示第j个充电桩的实际服务状态；mj(t)表示在t时刻第j个充电桩CSj正在服务的电动车种类，mj(t)＝0表示t时刻第j个充电桩CSj无车辆接入，mj(t)∈{1,2，…,M}表示t时刻第j个充电桩CSj正在给{1,2，…,M}中的一种电动车充电；
Figure FDA0002894226260000015
表示t时刻第j个充电桩CSj正在服务的第mj(t)种电动车的电池当前荷电状态；当mj(t)＝0时记
Figure FDA0002894226260000016
将t时刻充电场站服务***状态记为st＝{Ct,PR(t)}，第mt种电动车的到达事件
Figure FDA0002894226260000017
发生时刻t作为决策时刻，并将所述决策时刻的事件扩展状态记为
Figure FDA0002894226260000018
在所述决策时刻将充电场站服务***是否接入电动车并提供充电服务记为行动a，记第n个决策时刻Tn的行动为an，且an∈D＝{0,1}，其中“0”表示拒绝服务，“1”表示接入服务，D表示行动集合；
所述充电场站车辆接入控制中的状态聚类编码方法如下：
步骤1、用一个时间常数σ将时间变量t的变化区间[0,T]离散化为Z个区间，第z个区间记为[tz,tz+1)，即tz+1＝tz+σ，z＝0,1,2,…,Z-1，且令t0＝τ0＝0，记tZ＝τK＝T；则记时间变量t的离散化状态为z；
步骤2、假设第m种车辆从SOCm＝0开始充电，直到充满为止的充电需求时间为Γm＝Em/(ρm·Pm)，其中，ρm表示充电效率，令
Figure FDA0002894226260000021
用所述时间常数σ将时间常数Γ离散化为U个区间，第u个区间记为[tu,tu+1)，u＝0,1,2,…,U-2，第U-1个区间为[tU-1,tU)，且t0＝0，tU＝Γ；
步骤3、若t时刻在第j个充电桩CSj接受充电服务的电动车mj(t)的电池荷电状态为
Figure FDA0002894226260000022
则其到充满为止的充电需求时间记为
Figure FDA0002894226260000023
将第j个充电桩的服务时间需求状态记为
Figure FDA0002894226260000024
则t时刻J个充电桩的联合服务时间需求状态记为
Figure FDA0002894226260000025
步骤4、将第j个充电桩的服务时间需求状态
Figure FDA0002894226260000026
离散化，若
Figure FDA0002894226260000027
则记对应的离散化服务时间需求状态
Figure FDA0002894226260000028
的状态编码为uj，即
Figure FDA0002894226260000029
t时刻J个充电桩的离散化联合服务时间需求状态记为
Figure FDA00028942262600000210
令充电桩所有可能的离散化联合服务时间需求状态的集合记为Υ，则其状态总数为UJ；当mj(t)＝0时，
Figure FDA00028942262600000211
uj＝0；
步骤5、将t时刻第mt种电动车的到达事件
Figure FDA00028942262600000212
发生时的充电场站服务***状态记为
Figure FDA00028942262600000213
且
Figure FDA00028942262600000214
对应的充电需求时间记为
Figure FDA00028942262600000215
则将t时刻的事件扩展状态记为
Figure FDA00028942262600000216
记充电需求时间
Figure FDA00028942262600000217
对应的离散化服务时间需求状态记为
Figure FDA00028942262600000218
步骤6、假设第n个决策时刻
Figure FDA00028942262600000219
zn＝0,1,2,…,Z-1，则将第n个决策时刻Tn的事件扩展状态
Figure FDA0002894226260000031
进行离散化，得到对应的离散化事件扩展状态
Figure FDA0002894226260000032
其中，n表示对应第n个决策时刻Tn的数值或离散化值；其状态总数为Z×UJ×M×U；若
Figure FDA0002894226260000033
则调峰电价唯一对应第k个调峰电价PRk；
步骤7、将
Figure FDA0002894226260000034
中的元素u1,u2,…,uj,…,uJ按自小到大进行排序，记升序操作为“Θ”，则令
Figure FDA0002894226260000035
即
Figure FDA0002894226260000036
Figure FDA0002894226260000037
表示充电场站的聚类状态，记聚类状态集合记为
Figure FDA0002894226260000038
且共有状态数
Figure FDA0002894226260000039
个；则第n个决策时刻的离散化事件扩展聚类状态记为
Figure FDA00028942262600000310
其中，
Figure FDA00028942262600000311
表示
Figure FDA00028942262600000312
在第n个决策时刻时的数值；记离散化事件扩展聚类状态空间为
Figure FDA00028942262600000313
其状态总数为
Figure FDA00028942262600000314
步骤8、将充电场站车辆接入控制策略v定义为所述离散化事件扩展聚类状态空间
Figure FDA00028942262600000315
到所述行动集合D的一个映射，从而得到接入控制策略表；当第n个车辆到达事件发生时，观测并计算得到***的离散化事件扩展聚类状态
Figure FDA00028942262600000316
并从接入控制策略表中选择对应的接入控制行动an，若an＝0，则拒绝车辆接入，若an＝1，将到达的车辆立即接入到任一个空闲的充电桩进行充电。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113665402B (zh) * 2021-07-26 2023-06-20 华南理工大学 一种基于电池充电特性的充电桩集群有序充电方法
CN114148213B (zh) * 2021-11-30 2024-03-01 西安理工大学 一种电网和电动车电网互动协调综合控制处理方法和***
CN117709634A (zh) * 2023-12-05 2024-03-15 江苏智融能源科技有限公司 一种基于大数据的充电桩电力资源管理***及方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9306412B2 (en) 2012-03-30 2016-04-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Optimum charging for electric-based vehicle
CN104064829B (zh) * 2013-11-28 2016-04-06 清华大学 一种基于电动汽车集群充电预测的电动汽车实时充电方法
JP2015141465A (ja) 2014-01-27 2015-08-03 株式会社日立製作所 電気自動車の管理装置及び方法
CN105024432B (zh) * 2015-07-30 2017-12-29 浙江工业大学 一种基于虚拟电价的电动汽车充放电优化调度方法
CN106712061B (zh) * 2016-05-16 2019-02-01 浙江工业大学 一种基于电动汽车可调度能力的日内优先调度方法
CN106056255A (zh) * 2016-06-23 2016-10-26 海南电力技术研究院 时空联合调度有序充电方法和装置
CN107749629B (zh) * 2017-10-27 2021-06-18 深圳供电局有限公司 一种基于充电站负荷实时调度充电桩接入的控制方法
CN110509788B (zh) * 2019-08-21 2022-12-02 三峡大学 深化调峰的电动汽车群组合优化充放电方法

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