CN111301212B - 一种电动汽车有序充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动汽车有序充电方法，针对居民小区配电容量有限，在增加额外的电动汽车充电负荷时，易出现小区负荷峰上加峰的情况，影响小区配电网络安全的问题，本文提出了一种电动汽车有序充电方法，综合考虑用户时间与经济成本和配电网络安全运行因素，在保证用户日常负荷不受影响和配电网络安全运行的前提下，利用分级排队充电的方式，实现在有限时间内，完成尽可能多的充电需要，并能降低用户充电成本和提高代理运行商的收益。通过仿真验证，仿真结果表明本方法能有效抑峰填谷，保证电网安全运行，充分考虑用户使用感受，提高用户满意度。

Description

一种电动汽车有序充电方法

技术领域

本发明属于电动汽车的充电技术领域，尤其涉及一种电动汽车有序充电方法。

背景技术

近些年，电动汽车业在世界范围内发展迅速，电动汽车产销量大幅度提升。2019年中国市场电动乘用车共销售120.6万辆电动汽车，已连续5年夺得电动汽车销售冠军。从2017年以来，各国电动汽车销量飞速增长，尤其是中国目前电动汽车保有量已超过340万辆。随着电动汽车数量的增加，电动汽车充电给电网带来了巨大的影响，电动汽车负荷充电对电网的影响主要体现在配电网方面，目前有多篇文献详细总结了车辆接入充电对电网的影响。大量电动汽车无序随机接入电网后，充电负荷与原有基础负荷叠加，引起电网总负荷“峰上加峰”，对配电网影响巨大。目前主要涉及配电网的电能质量（电压偏移、谐波污染、三相不平衡）、可靠性（负荷峰值）和经济运行（***网络损耗和变压器寿命）等方面。而在居民小区中，由于小区在建设之初，基本未考虑大规模电动汽车同时充电的情况，导致小区配电网容量极为有限，而且研究发现电动汽车无序充电时段与住宅小区傍晚用电高峰基本发生在同一时间段。因此，车辆充电负荷会叠加在电网的用电高峰上，使得配电网总负荷出现＂峰上加峰＂现象，对配电网造成严重冲击，甚至会超出变压器最大负载限制，威胁到电网的安全运行。同时，小区配电网的谷时段没能充分得到利用，无序充电造成电网曲线波动加剧，峰谷差率加大。

因此小区电动汽车充电的问题，亟待解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动汽车有序充电方法，采用小区负荷余量对电动汽车充电，解决小区配电网负荷容量不足的问题；利用多级排序有序充电规则，避免出现与无序充电时发生的峰上加峰的问题。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种电动汽车有序充电方法，有序充电方法包括如下步骤：

第一步：判断是否有配电余量，即P_Y=P-P_CG≥△P，若判断为否，结束；若判断为是，进行第二步；式中，P_Y为配电余量，P为小区配电额定容量，P_CG为小区常规负荷实时总功率，△P为设置充电程序启动阈值；

第二步：计算可接入的充电用户m，即m=P_Y/P_on；式中，P_on为每个充电桩功率；

第三步：对已接入的充电用户进行分级排序，对已接入的充电用户进行分级排序，第一优先级用户数目为S₁，第二优先级用户数目为S₂，第二优先级用户数目为S₃；

第四步：确定插队用户，若有，进行第五步；若无，进行第八步；

第五步：判断第一优先级用户数目S₁是否大于等于m，判断为是，进行第六步，判定为否进行第七步；

第六步：接入m个插队用户，并在接入用户后返回第一步等待下一次有余量时在接入；

第七步：接入S₁个插队用户，并在接入用户后返回第一步；

第八步：比对当前时刻，判断是否达到第二优先级用户的充电起始时刻，若判断为是，进行第九步，若判断为否，进行第十二步；

第九步：判断第二优先级用户数目S₂是否大于等于m，若判断为是，进行第十步，若判断为否，进行第十一步；

第十步：接入达到充电起始时刻的前m个用户，执行后返回第一步；

第十一步：接入达到充电起始时刻的S₂个用户，执行后返回第一步；

第十二步：比对当前时刻，是否达到第三优先级充电起始时刻，若达到进行第十三步；若未达到，结束。

第十三步：判断第二优先级用户数目S₃是否大于等于m，若判断为是，进行第十四步，若判断为否，进行第十五步；

第十四步：接入第三优先级的前m个用户，执行后返回第一步；

第十五步：接入第三优先级的用户，执行后结束；

进一步的，所述插队用户、第二优先级、第三优先级的排序规则为：

插队用户为有插队要求的用户，在此级队列中，按照到达的先后顺序进行排序，到达时间越早，优先级越高；

第二优先级为有用户要求或在谷时段不能完成充电任务的用户；

第三优先级为普通用户，在谷时段能完成充电任务的负荷；

在第二和第三优先级中，同级的优先级的确定按照预计充电时间T的大小排序，T越大，优先级越高，当T相等时，按照到达的先后顺序排序。

一种电动汽车有序充电方法，负荷自动恢复包括如下步骤：

第一步：判断是否达到切除负荷条件，若判断为是，执行第二步，否则，结束；

第二步：判断是否有充电负荷充电，若是，执行第三步，若否，结束；

第三步：计算需要切除的负荷量，完成后执行第四步；

第四步： 对接入的充电负荷按照与接入顺序相反的顺序排序，完成后执行第五步；

第五步：计算需要切除的充电负荷个数，完成后执行第六步；

第六步：切除需要切除的充电负荷，完成后执行第七步；

第七步：在延时一段时间后，判断是否还是过负荷，若是，执行第二步，若否，结束。

与现有技术相比，本发明的有益结果是：

本发明方法把电动汽车充电时刻转移到小区配电网负荷低谷时段，进行填谷，减小小区配电网峰谷差；大幅度降低了用户充电成本，提高了代理商收益；其具备负荷自动切除功能，在小区配电网过负荷并有充电负荷接入充电时，可以切除多余的充电负荷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明中的技术方案，下面将对所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本发明过负荷并切流程图；

图2是本发明负荷切除流程图；

图3是本发电动汽车有序充电和无序充电仿真结果对比图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使他人对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

一种电动汽车有序充电方法，参见图1，其有序充电流程如下：

第一步：判断是否有配电余量，即P_Y=P-P_CG≥△P，若判断为否，结束；若判断为是，进行第二步；

第二步：计算可接入的充电用户m，即m=P_Y/P_on；

第三步：对已接入的充电用户进行分级排序，对已接入的充电用户进行分级排序，第一优先级用户数目为S₁，第二优先级用户数目为S₂，第二优先级用户数目为S₃；

第四步：确定插队用户，若有，进行第五步；若无，进行第八步；

第五步：判断第一优先级用户数目S₁是否大于等于m，判断为是，进行第六步，判定为否进行第七步；

第六步：接入m个插队用户，并在接入用户后返回第一步等待下一次有余量时在接入；

第七步：接入S₁个插队用户，并在接入用户后返回第一步；

第八步：比对当前时刻，判断是否达到第二优先级用户的充电起始时刻，若判断为是，进行第九步，若判断为否，进行第十二步；

第九步：判断第二优先级用户数目S₂是否大于等于m，若判断为是，进行第十步，若判断为否，进行第十一步；

第十步：接入达到充电起始时刻的前m个用户，执行后返回第一步；

第十一步：接入达到充电起始时刻的S₂个用户，执行后返回第一步；

第十二步：比对当前时刻，是否达到第三优先级充电起始时刻，若达到进行第十三步；若未达到，结束。

第十三步：判断第二优先级用户数目S₃是否大于等于m，若判断为是，进行第十四步，若判断为否，进行第十五步；

第十四步：接入第三优先级的前m个用户，执行后返回第一步；

第十五步：接入第三优先级的用户，执行后结束。

上述的排序规则为：

1）插队用户（第一优先级）：有插队要求的用户。此级队列中，按照到达的先后顺序进行排序，到达时间越早，优先级越高；

2）有用户要求或在谷时段不能完成充电任务的用户（第二优先级）；

3）普通用户（第三优先级）：在谷时段能完成充电任务的负荷；

在第二和第三优先级中，同级的优先级的确定按照预计充电时间T的大小排序，T越大，优先级越高，当T相等时，按照到达的先后顺序排序。

上述公式中各字母含义说明如下：

P_Y为配电余量，P为小区配电额定容量，P_CG为小区常规负荷实时总功率，△P为设置充电程序启动阈值，P_on为每个充电桩功率。

本发明方法的负荷自动恢复步骤参见图2，具体包括如下步骤：

第一步：判断是否达到切除负荷条件，若判断为是，执行第二步，否则，结束；

第二步：判断是否有充电负荷充电，若是，执行第三步，若否，结束；

第三步：计算需要切除的负荷量，完成后执行第四步；

第四步： 对接入的充电负荷按照与接入顺序相反的顺序排序，完成后执行第五步；

第五步：计算需要切除的充电负荷个数，完成后执行第六步；

第六步：切除需要切除的充电负荷，完成后执行第七步；

第七步：在延时一段时间后，判断是否还是过负荷，若是，执行第二步，若否，结束。

图3为仿真得到的小区配电网基础负荷、有序充电模式总负荷和无序充电模式总负荷曲线。可以看出，与无序充电模式下车辆大多聚集在傍晚17时到24时充电相比，有序充电模式下车辆的充电时间分散，基本被安排在凌晨0时到7时的负荷低谷时段充电，车辆负荷使电网低谷时段相对平坦，填谷效果明显，且不会产生新的尖峰负荷。

表1是以40辆电动汽车为例，仿真得到的无序充电和有序充电两种模式下的数据，下面分别从峰谷差率和经济性两个方面，对两种充电模式的仿真结果进行对比分析。

峰谷差率方面，无序充电模式下充电负荷引起配电网总负荷峰上加峰，最大总负荷为914kW，超出了变压器最大承载负荷值，配电网负荷峰谷差率为61.74%；有序充电模式下小区配电网总负荫峰值仍保持原有基础负荷的峰值不变，而安排电动汽车在谷时段充电，很好的实现了对配电网的填谷“效果”，使得配电网峰谷差率明显降低，从61.74%降低到了36.2%，很好的平抑了电网负荷曲线的波动。配电网线路网损与负荷曲线形状关系密切，负荷曲线波动性越小，***网损越低。可见，电动汽车有序充电控制可很好的降低网损，有利于电网的经济运行和提高配电设备的运行效率。

由表2收益表可知，经济效益方面，相比较无序充电模式，有序充电模式下用户响应低谷分时电价，用户充电总成本由2083.23元降低到1589.37元，降低了493.86元，降低了23.7%，充电费用的降低，可很大程度提高用户的满意度和响应有序充电策略的积极性；另外，通过利用低谷电价对电动汽车进行充电，充电站运营商的日利滴从409.51元提高到667.73元，利润提高了63.05%。

通过分析可知，对车辆的充电行为进行有充电优化，在提高小区配电变压器使用效率和寿命、降低用户充电成本的同时，也提高了运营商的收益，实现了供电部、用户和运营商三方利益的多赢。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (1)

1.一种电动汽车有序充电方法，其特征在于，有序充电方法包括如下步骤：

第一步：判断是否有配电余量，即P_Y=P-P_CG≥△P，若判断为否，结束；若判断为是，进行第二步；式中，P_Y为配电余量，P为小区配电额定容量，P_CG为小区常规负荷实时总功率，△P为设置充电程序启动阈值；

第二步：计算可接入的充电用户m，即m=P_Y/P_on；式中，P_on为每个充电桩功率；

第三步：对已接入的充电用户进行分级排序，第一优先级用户数目为S₁，第二优先级用户数目为S₂，第三优先级用户数目为S₃；

第四步：确定插队用户，若有，进行第五步；若无，进行第八步；

第五步：判断第一优先级用户数目S₁是否大于等于m，判断为是，进行第六步，判定为否进行第七步；

第六步：接入m个插队用户，并在接入用户后返回第一步等待下一次有余量时在接入；

第七步：接入S₁个插队用户，并在接入用户后返回第一步；

第八步：比对当前时刻，判断是否达到第二优先级用户的充电起始时刻，若判断为是，进行第九步，若判断为否，进行第十二步；

第九步：判断第二优先级用户数目S₂是否大于等于m，若判断为是，进行第十步，若判断为否，进行第十一步；

第十步：接入达到充电起始时刻的前m个用户，执行后返回第一步；

第十一步：接入达到充电起始时刻的S₂个用户，执行后返回第一步；

第十二步：比对当前时刻，是否达到第三优先级充电起始时刻，若达到进行第十三步；若未达到，结束；

第十三步：判断第三优先级用户数目S₃是否大于等于m，若判断为是，进行第十四步，若判断为否，进行第十五步；

第十四步：接入第三优先级的前m个用户，执行后返回第一步；

第十五步：接入第三优先级的用户，执行后结束；

所述插队用户、第二优先级、第三优先级的排序规则为：

插队用户为有插队要求的用户，在此级队列中，按照到达的先后顺序进行排序，到达时间越早，优先级越高；

第二优先级为有用户要求或在谷时段不能完成充电任务的用户；

第三优先级为普通用户，在谷时段能完成充电任务的负荷；

在第二和第三优先级中，同级的优先级的确定按照预计充电时间T的大小排序，T越大，优先级越高，当T相等时，按照到达的先后顺序排序；

负荷自动恢复包括如下步骤：

第一步：判断是否达到切除负荷条件，若判断为是，执行第二步，否则，结束；

第二步：判断是否有充电负荷充电，若是，执行第三步，若否，结束；

第三步：计算需要切除的负荷量，完成后执行第四步；

第四步： 对接入的充电负荷按照与接入顺序相反的顺序排序，完成后执行第五步；

第五步：计算需要切除的充电负荷个数，完成后执行第六步；

第六步：切除需要切除的充电负荷，完成后执行第七步；

第七步：在延时一段时间后，判断是否还是过负荷，若是，执行第二步，若否，结束。

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