CN112356725B - 一种电动汽车充电集控***的控制方法 - Google Patents

一种电动汽车充电集控***的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电动汽车充电集控***的控制方法。主要解决现有充电策略离散地协调充电开始时刻的技术问题。本发明的技术方案是：该控制方法的电动汽车充电集控***包括集中控制模块、通信模块、状态显示模块、充电计费模块和应急保护开关。控制方法由下列步骤组成：集中控制模块通过通信模块与电网、充电桩、电动汽车用户进行通信并获取所需信息，决策电动汽车充电开始时刻和充电结束时刻，以控制对应充电桩在该充电开始时刻和充电结束时刻，按照电动汽车用户所需的快/慢充电方式进行启动和停止；同时通过状态显示模块在线监测充电桩工作状态，通过充电计费模块计量电动汽车的充电费用，在此过程中若存在紧急情况可通过应急保护开关禁止充电。

Description

一种电动汽车充电集控***的控制方法
技术领域
本发明涉及一种电动汽车充电集控***的控制方法，它属于协调电动汽车充电为电网提供填谷辅助服务技术领域。
背景技术
为了满足日常的行驶需求，电动汽车需要接入充电桩通过电网进行电能补给。然而，随着电动汽车数量的激增，规模化电动汽车不加控制地、随机地接入电网充电，会对电力***的运行和规划产生不利影响。如，电动汽车在用电高峰集中充电，会进一步加剧电网负荷峰谷差。对于发电而言，为了维护电网供给平衡，需要运行调峰电厂或者旋转备用，进而增加了发电成本；对于输电而言，会导致已有输电线路和变电站的主要设备过载；对于配电而言，电动汽车充电负荷为非线性负荷，会降低电能质量，造成电压下降、谐波污染、三相不平衡等，会降低配电变压器寿命，造成配电网局部负荷过载。因此，应对规模化电动汽车的充电加以有序引导和控制，合理配置资源，提高终端用电效率，降低其对电网的负面影响，发挥其削峰填谷、调频调压、消纳可再生能源等的积极作用。
考虑到现有充电桩技术的局限，电动汽车充电策略应该侧重于多个电动汽车之间的协调而不是单个电动汽车状态的频繁调节，也就是应该侧重于协调充电开始时刻而不是充电率。然而，为了确定充电开始时刻，现有充电策略需要将控制区间离散化。这会将可选的充电开始时刻变为有限个离散点，严重缩小了充电开始时刻的可调范围，降低了协调的灵活性和优化性。
发明内容
本发明的目的是解决现有充电策略离散地协调充电开始时刻的技术问题，提供一种电动汽车充电集控***的控制方法。
该***可以在满足电动汽车用户出行需求和充电需求的前提下，协调电动汽车充电为电网提供填谷辅助服务。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种电动汽车充电集控***的控制方法，其电动汽车充电集控***包括集中控制模块、通信模块、状态显示模块、充电计费模块和应急保护开关；
所述集中控制模块，用于决策电动汽车充电开始时刻和充电结束时刻；
所述通信模块，用于电网运营商、电动汽车用户、充电桩和集中控制模块四者之间的信息传递；
所述状态显示模块，用于显示控制范围内充电桩工作状态即无车连接、停车连接和充电连接，是否提供辅助服务；
所述充电计费模块，结算电动汽车用户的停车费用、充电费用和提供辅助服务所获的电价补贴；
所述应急保护开关，用于在充电桩发生故障、供电不足或者其他可能造成人身伤亡的情况下，紧急停止充电；
所述电动汽车充电集控***的控制方法由下列步骤组成：
S1、电动汽车接入充电桩后，电动汽车充电集控***通过通信模块向电动汽车用户手机终端APP发出“延时充电请求”信息，若电动汽车用户同意延时充电以获得电价补贴，则转入S2；若电动汽车用户不同意延时充电，则转入S3；
S2、电动汽车用户同意延时充电请求后，通过手机终端App向电动汽车充电集控***的集中控制模块提供“预估离开时刻”、“目标荷电量”和“快/慢充电方式”信息；集中控制模块通过通信模块从电网运营商获得当前要求提供的填谷辅助服务，从电动汽车所接充电桩获取其快速充电方式和慢速充电方式可输出的充电功率以及电动汽车当前荷电量信息；集中控制模块根据上述信息，决策电动汽车的充电开始时刻和充电结束时刻；集中控制模块将决策的充电开始时刻和充电结束时刻信息通过通信模块发送给对应充电桩，以控制对应充电桩在该充电开始时刻和充电结束时刻，按照电动汽车用户所需的快/慢充电方式进行启动和停止；
S3、电动汽车用户向所接充电桩上报目标荷电量和快/慢充电方式，对应充电桩按照电动汽车用户的充电需求，立即向电动汽车充电；
S4、充电桩完成充电后通过通信模块向集中控制模块发送充电完成信息，集中控制模块接收到充电完成信息，向充电计费模块发出计费结算指令信息，充电计费模块依据计费结算指令信息结算电动汽车用户的停车费用、充电费用和提供辅助服务所获的电价补贴。
所述S2步骤中的决策电动汽车的充电开始时刻和充电结束时刻的步骤是：
S21、首先判断“待决策的电动汽车数量是否大于1”，即当前时段内(比如15min内，由集中控制模块的控制周期决定)，同意延时充电以获得电价补贴的电动汽车用户的数量是否超出一辆；若数量大于1，则先转入S22进行信息分类，再转入S23进行充电安排；若数量为1，则直接转入S23进行充电安排。
S22、分类整理待决策电动汽车的出行需求，按照离开时刻的先后分为不同电动汽车群。
S23、对于电动汽车群而言，为保证电动汽车用户在预估离开时刻前获得所需电能，先对离开时刻早的电动汽车群安排充电开始时刻，再对离开时刻晚的电动汽车群安排充电开始时刻；若离开时刻超出服务时段，则尽量将电动汽车安排在电动汽车停车时段和服务时段的交集内充电，以最大化协调电动汽车充电为电网提供填谷辅助服务；在对同一电动汽车群进行矩形排样时，先将充电需求转化为矩形，再依据队列(队列是指矩形排样时，矩形放入的先后顺序)进行矩形排样，最后依据排样效果对不同队列进行评价，选出最优排样。对于单辆电动汽车而言，先将充电需求转化为矩形，再按照矩形排样规则直接放入容器。电动汽车的充电开始时刻取决于对应矩形的放置位置，充电结束时刻为充电开始时刻与充电时长之和。
所述S4步骤中的结算电动汽车用户的充电费用的步骤为：
S41、首先判断“是否提供填谷服务”，即是否同意延时充电以获得电价补贴；若提供填谷服务，则转入S42进行充电费用结算；若未提供填谷服务，则转入S43进行充电费用结算；
S42、电动汽车用户提供填谷服务的按享受电价补贴结算充电费用，总充电费用＝当前电价×总充电电量-电价补贴+其他固定费用；
S43、电动汽车用户未提供填谷服务的按不享受电价补贴结算充电费用，总充电费用＝当前电价×总充电电量+其他固定费用。
进一步地，所述S23步骤中的充电需求转化的矩形是指：充电功率对应矩形的高、充电时长对应矩形的宽和充电所需电能对应矩形的面积。
进一步地，所述S23步骤中的矩形排样是指：将多辆电动汽车充电协调的过程转化为多个矩形依次互不重叠且不旋转地放入容器的过程，也就是矩形排样过程。
进一步地，所述容器为：由某时段某居民区的预测基础负荷Pbase转化的以15min、30min或1h为台阶的阶梯波。
本发明的有益效果是：
本发明***的集中控制模块可以连续地而不是离散地调节充电开始时刻，这样可以有效避免充电开始时刻调节范围的缩小，并且不增加额外计算量，还能提高聚合负荷曲线的平滑度，减少聚合负荷曲线的峰谷差。因此充电开始时刻可以任意连续协调，进而提高了电动汽车协调充电为电网提供填谷辅助服务的灵活性和优化性。同时也保证了电动汽车用户在预估离开时刻前获得所需电能。
附图说明
图1是本发明电动汽车充电集控***的结构示意图；
图2是本发明控制方法的流程示意图；
图3是本发明S2步骤的流程示意图；
图4是本发明S4步骤的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
如图1所示，本实施例中的一种电动汽车充电集控***，其包括集中控制模块、通信模块、状态显示模块、充电计费模块和应急保护开关；
所述集中控制模块与通信模块、状态显示模块、充电计费模块和应急保护开关连接，主要用于决策电动汽车充电开始时刻和充电结束时刻；
所述通信模块通过通信网络与电网运营商、电动汽车用户和充电桩连接，用于电网运营商、电动汽车用户、充电桩和集中控制模块四者之间的信息传递；所述通信模块传递的具体信息如下：
1、将电网运营商需要提供填谷辅助服务的时段、该时段的某居民区预测基础负荷Pbase和该时段的电价Pr发送给集中控制模块；
2、将充电桩的型号、充电桩编号、快/慢充电模式对应的充电功率和工作状态(无车连接、停车连接、充电连接)发送给集中控制模块；
3、将电动汽车用户的目标荷电量和预估离开时刻发送给集中控制模块；
4、将充电计费模块结算的某充电桩所接电动汽车的充电费用发送给电动汽车用户。
所述状态显示模块与集中控制模块连接，用于显示控制范围内充电桩工作状态即无车连接、停车连接和充电连接，是否提供辅助服务；
所述充电计费模块与集中控制模块连接，结算电动汽车用户的停车费用、充电费用和提供辅助服务所获的电价补贴；
所述应急保护开关与电网和充电桩连接，由集中控制模块控制，用于在充电桩发生故障、供电不足或者其他可能造成人身伤亡的情况下，紧急停止充电。
所述的一种电动汽车充电集控***的控制方法，其由下列步骤组成：
S1、电动汽车接入充电桩后，电动汽车充电集控***通过通信模块向电动汽车用户手机终端APP发出“延时充电请求”信息，若电动汽车用户同意延时充电以获得电价补贴，则转入S2；若电动汽车用户不同意延时充电，则转入S3；
S2、电动汽车用户同意延时充电请求后，通过手机终端App向电动汽车充电集控***的集中控制模块提供“预估离开时刻”、“目标荷电量”和“快/慢充电方式”信息；集中控制模块通过通信模块从电网运营商获得当前要求提供的填谷辅助服务(服务时段、服务的负荷量、预估基础负荷)，从电动汽车所接充电桩获取其快速充电方式和慢速充电方式可输出的充电功率以及电动汽车当前荷电量信息；集中控制模块根据上述信息，决策电动汽车的充电开始时刻和充电结束时刻；集中控制模块将决策的充电开始时刻和充电结束时刻信息通过通信模块发送给对应充电桩，以控制对应充电桩在该充电开始时刻和充电结束时刻，按照电动汽车用户所需的快/慢充电方式进行启动和停止；
S3、电动汽车用户向所接充电桩上报目标荷电量和快/慢充电方式，对应充电桩按照电动汽车用户的充电需求，立即向电动汽车充电；
S4、充电桩完成充电后通过通信模块向集中控制模块发送充电完成信息，集中控制模块接收到充电完成信息，向充电计费模块发出计费结算指令信息，充电计费模块依据计费结算指令信息结算电动汽车用户的停车费用、充电费用和提供辅助服务所获的电价补贴。
进一步地，所述S2步骤中的决策电动汽车的充电开始时刻和充电结束时刻的步骤是：
S21、首先判断“待决策的电动汽车数量是否大于1”，即当前时段内(比如15min内，由集中控制模块的控制周期决定)，同意延时充电以获得电价补贴的电动汽车用户的数量是否超出一辆；若数量大于1，则先转入S22进行信息分类，再转入S23进行充电安排；若数量为1，则直接转入S23进行充电安排。
S22、分类整理待决策电动汽车的出行需求，按照离开时刻的先后分为不同电动汽车群。
S23、对于电动汽车群而言，为保证电动汽车用户在预估离开时刻前获得所需电能，先对离开时刻早的电动汽车群安排充电开始时刻，再对离开时刻晚的电动汽车群安排充电开始时刻；若离开时刻超出服务时段，则将电动汽车安排在电动汽车停车时段和服务时段的交集内充电，以最大化协调电动汽车充电为电网提供填谷辅助服务；在对同一电动汽车群进行矩形排样时，先将充电需求转化为矩形，再依据队列(队列是指矩形排样时，矩形放入的先后顺序)进行矩形排样，最后依据排样效果对不同队列进行评价，选出最优排样。对于单辆电动汽车而言，先将充电需求转化为矩形，再按照矩形排样规则直接放入容器。电动汽车的充电开始时刻取决于对应矩形的放置位置，充电结束时刻为充电开始时刻与充电时长之和。
进一步地，所述S4步骤中的结算电动汽车用户的充电费用的步骤为：
S41、首先判断“是否提供填谷服务”，即是否同意延时充电以获得电价补贴；若提供填谷服务，则转入S42进行充电费用结算；若未提供填谷服务，则转入S43进行充电费用结算；
S42、电动汽车用户提供填谷服务的按享受电价补贴结算充电费用，总充电费用＝当前电价×总充电电量-电价补贴+其他固定费用；
S43、电动汽车用户未提供填谷服务的按不享受电价补贴结算充电费用，总充电费用＝当前电价×总充电电量+其他固定费用。
进一步地，所述S22步骤中的充电需求转化的矩形是指：充电功率对应矩形的高、充电时长对应矩形的宽和充电所需电能对应矩形的面积。
进一步地，所述S22步骤中的矩形排样是指：将多辆电动汽车充电协调的过程转化为多个矩形依次互不重叠且不旋转地放入容器的过程，也就是矩形排样过程。
进一步地，所述容器为：将某时段某居民区的预测基础负荷Pbase转化为以15min、30min或1h为台阶的阶梯波。

Claims (4)

1.一种电动汽车充电集控***的控制方法，其特征在于：电动汽车充电集控***包括集中控制模块、通信模块、状态显示模块、充电计费模块和应急保护开关；
所述集中控制模块，用于决策电动汽车充电开始时刻和充电结束时刻；
所述通信模块，用于电网运营商、电动汽车用户、充电桩和集中控制模块四者之间的信息传递；
所述状态显示模块，用于显示控制范围内充电桩工作状态即无车连接、停车连接和充电连接，是否提供辅助服务；
所述充电计费模块，结算电动汽车用户的停车费用、充电费用和提供辅助服务所获的电价补贴；
所述应急保护开关，用于在充电桩发生故障、供电不足或者其他可能造成人身伤亡的情况下，紧急停止充电；
所述电动汽车充电集控***的控制方法由下列步骤组成：
S1、电动汽车接入充电桩后，电动汽车充电集控***通过通信模块向电动汽车用户手机终端APP发出“延时充电请求”信息，若电动汽车用户同意延时充电以获得电价补贴，则转入S2；若电动汽车用户不同意延时充电，则转入S3；
S2、电动汽车用户同意延时充电请求后，通过手机终端App向电动汽车充电集控***的集中控制模块提供“预估离开时刻”、“目标荷电量”和“快/慢充电方式”信息；集中控制模块通过通信模块从电网运营商获得当前要求提供的填谷辅助服务，从电动汽车所接充电桩获取其快速充电方式和慢速充电方式可输出的充电功率以及电动汽车当前荷电量信息；集中控制模块根据上述信息，决策电动汽车的充电开始时刻和充电结束时刻；集中控制模块将决策的充电开始时刻和充电结束时刻信息通过通信模块发送给对应充电桩，以控制对应充电桩在该充电开始时刻和充电结束时刻，按照电动汽车用户所需的快/慢充电方式进行启动和停止；
S3、电动汽车用户向所接充电桩上报目标荷电量和快/慢充电方式，对应充电桩按照电动汽车用户的充电需求，立即向电动汽车充电；
S4、充电桩完成充电后通过通信模块向集中控制模块发送充电完成信息，集中控制模块接收到充电完成信息，向充电计费模块发出计费结算指令信息，充电计费模块依据计费结算指令信息结算电动汽车用户的停车费用、充电费用和提供辅助服务所获的电价补贴；
所述S2步骤中的决策电动汽车的充电开始时刻和充电结束时刻的步骤是：
S21、首先判断“待决策的电动汽车数量是否大于1”，即当前时段内同意延时充电以获得电价补贴的电动汽车用户的数量是否超出一辆；若数量大于1，则先转入S22进行信息分类，再转入S23进行充电安排；若数量为1，则直接转入S23进行充电安排；
S22、分类整理待决策电动汽车的出行需求，按照离开时刻的先后分为不同电动汽车群；
S23、对于电动汽车群而言，为保证电动汽车用户在预估离开时刻前获得所需电能，先对离开时刻早的电动汽车群安排充电开始时刻，再对离开时刻晚的电动汽车群安排充电开始时刻；若离开时刻超出服务时段，则将电动汽车安排在电动汽车停车时段和服务时段的交集内充电，以最大化协调电动汽车充电为电网提供填谷辅助服务；在对同一电动汽车群进行矩形排样时，先将充电需求转化为矩形，再依据队列进行矩形排样，最后依据排样效果对不同队列进行评价，选出最优排样；对于单辆电动汽车而言，先将充电需求转化为矩形，再按照矩形排样规则直接放入容器；电动汽车的充电开始时刻取决于对应矩形的放置位置，充电结束时刻为充电开始时刻与充电时长之和；
所述S4步骤中的结算电动汽车用户的充电费用的步骤为：
S41、首先判断“是否提供填谷服务”，即是否同意延时充电以获得电价补贴；若提供填谷服务，则转入S42进行充电费用结算；若未提供填谷服务，则转入S43进行充电费用结算；
S42、电动汽车用户提供填谷服务的按享受电价补贴结算充电费用，总充电费用＝当前电价×总充电电量-电价补贴+其他固定费用；
S43、电动汽车用户未提供填谷服务的按不享受电价补贴结算充电费用，总充电费用＝当前电价×总充电电量+其他固定费用。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电集控***的控制方法，其特征在于，所述S23步骤中的充电需求转化的矩形是指：充电功率对应矩形的高、充电时长对应矩形的宽和充电所需电能对应矩形的面积。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电集控***的控制方法，其特征在于，所述S23步骤中的矩形排样是指：将多辆电动汽车充电协调的过程转化为多个矩形依次互不重叠且不旋转地放入容器的过程，也就是矩形排样过程。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电集控***的控制方法，其特征在于，所述容器为：由某时段某居民区的预测基础负荷Pbase转化的以15min、30min或1h为台阶的阶梯波。
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