CN113459863B - 一种基于网格分析法的有序充电算法 - Google Patents

一种基于网格分析法的有序充电算法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于网格分析法的有序充电算法，车联网平台获取特定区域内所有V2G充电桩的地理位置信息以及电动汽车的实时地理位置信息；电网EMS得到实时充电价格并将其传输给车联网平台；车联网平台以所有V2G充电桩地理位置信息的坐标、电动汽车实时地理位置信息的坐标作为输入，车联网平台上的网格分析法进行网格化的有限元分析，计算得到特定V2G充电桩的地理位置信息、到达时间信息；电网EMS根据车联网平台的最终决定分配相应的功率、特定工作流对特定V2G充电桩配电，特定V2G充电桩同时对电动汽车配电，本发明的目的在于提供一种基于网格分析法的有序充电算法，使电动汽车到V2G充电桩最短距离、电动汽车在此V2G充电桩补给最少充电量、最低电价，实现有序充电。

Description

一种基于网格分析法的有序充电算法
技术领域
本发明涉及电动汽车有序充电技术领域，尤其涉及一种基于网格分析法的有序充电算法。
背景技术
电动汽车作为G2V，V2G的主体，具备同时和电网EMS和车联网平台连接的特点。有序充电(Scheduling Grid to Vehicle),使得电网给电动汽车的充电行为变得可控、可计划、可调节，有利于电网的稳定运行，不至于因为大量电动汽车同时充电而对电网造成巨大冲击，从而导致电网崩溃产生严重后果。有序充电算法，通过对各种信道收集来的信息进行处理，优化后求解出最适合电网的放电算法策略。
但现在对有序充电算法的研究大部分集中在电车到达V2G充电桩之后的研究，缺乏把电动汽车通过最优路径分配到V2G充电桩的研究目前。因此对于一种基于网格分析法的有序充电算法，缺乏把电动汽车通过最优路径分配到V2G充电桩的研究目前是我们要解决的问题。
发明内容
为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种基于网格分析法的有序充电算法，电动汽车到V2G充电桩最短距离、电动汽车在此V2G充电桩补给最少充电量、最低电价，实现电动汽车有序充电。
为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种基于网格分析法的有序充电算法，包括以下步骤：S1、车联网平台获取特定区域内所有V2G充电桩的地理位置信息，特定区域指的是车联网平台的适用范围内，所有V2G充电桩的地理位置信息储存在车联网平台内；电动汽车的车机***获取电动汽车的电池容量、即时SOC以及实时地理位置信息并将其传输给车联网平台，车联网平台再将其所获取的电动汽车电池容量和即时SOC传输给电网EMS；
S2、电网EMS根据网侧需求计算得到实时充电价格并将其传输给车联网平台，车联网平台再将其所获取的实时充电价格传输给车机***；
S3、车联网平台以所有V2G充电桩地理位置信息的坐标、电动汽车实时地理位置信息的坐标作为输入，车联网平台上的网格分析法进行网格化的有限元分析，先结合实时充电价格计算得到特定V2G充电桩的地理位置信息，特定V2G充电桩指的是电动汽车到此V2G充电桩最短距离、电动汽车在此V2G充电桩补给最少充电量、最低电价，是相对运算后选择最优的V2G充电桩；再利用最短距离法或最短时间法计算得到电动汽车到达特定V2G充电桩的到达时间信息；
S4、车联网平台将特定V2G充电桩的地理位置信息、到达时间信息传输给车机***，车机***再将其所获取的特定V2G充电桩的地理位置信息、到达时间信息传输给电网EMS，电网EMS根据其所获取的电动汽车电池容量和即时SOC、特定V2G充电桩的地理位置信息、到达时间信息计算得到服务时间信息、总体完成充电负荷需求信息并传输给车机***。
S5、电网EMS根据车联网平台的最终决定分配相应的功率、特定工作流对特定V2G充电桩配电，特定V2G充电桩同时对电动汽车配电。
本发明一种基于网格分析法的有序充电算法的有益效果是，车联网平台会获取特定区域内所有V2G充电桩的地理位置信息，特定区域指的是车联网平台的适用范围内，所有V2G充电桩的地理位置信息储存在车联网平台内。电动汽车需要进行充电时，电动汽车先下载机车***，机车***同意并接收车联网平台下发的合约后二者实现交互，车机***获取电动汽车的电池容量、即时SOC以及实时地理位置信息会全部传输给车联网平台，由于车联网平台与电网EMS交互通信，车联网平台会将电动汽车电池容量、即时SOC传输给电网EMS。电网EMS根据网侧需求计算得到的实时充电价格并将其传输给车联网平台，车联网平台再传输给车机***。车联网平台以V2G充电桩地理位置信息的坐标、电动汽车实时地理位置信息的坐标作为输入，结合实时充电价格得到特定V2G充电桩的地理位置信息，特定V2G充电桩指的是电动汽车到此V2G充电桩最短距离、电动汽车在此V2G充电桩补给最少充电量、最低电价，是相对运算后选择最优的V2G充电桩；再利用最短距离法或/和最短时间法计算得到电动汽车到达特定V2G充电桩的到达时间信息。车联网平台将特定V2G充电桩的地理位置信息、到达时间信息传输给车机***，车机***再将特定V2G充电桩的地理位置信息、到达时间信息传输给电网EMS，电网EMS根据其所获取的电动汽车电池容量和即时SOC、特定V2G充电桩的地理位置信息、到达时间信息计算得到服务时间信息、总体完成充电负荷需求信息并传输给车机***，此时用户可以通过车机***看到电动汽车的电池容量、即时SOC和实时地理位置信息、实时充电价格、服务时间信息以及总体完成充电负荷需求信息。当车联网平台的最终决定选择好特定V2G充电桩后，电网EMS分配相应的功率、特定工作流对特定V2G充电桩配电，用户选择去此特定V2G充电桩充电并由特定V2G充电桩对电动汽车配电。此有序充电算法，电动汽车到V2G充电桩最短距离、电动汽车在此V2G充电桩补给最少充电量、最低电价，实现电动汽车有序充电；进一步降低电动汽车的充电成本，为电网EMS稳定运行提供决策支撑，影响包括电网阶梯定价，动态无功补偿等算法提供灵活的决策策略。
由于所有V2G充电桩位置固定，所以网格属于静态网格，只需要做一次网格化，计算量相比较其他算法小，算法收敛性强，健壮性好。由于使用多源头信息体制，有些占带宽的信息(比如所有V2G充电桩位置信息可以储存在本地)，所以信息对信道的依赖度低，算法对信息的依赖度低。
作为本发明的进一步改进是，车联网平台与电网EMS交互通信，车机***与车联网平台、电网EMS均交互通信，V2G充电桩与车联网平台、电网EMS均交互通信。车联网平台与电网EMS交互通信。车联网平台使用MQTT协议或者其他的物联网规约和电动汽车的车机***实现交互通信。电网EMS使用104/DNP3/IEC-61850MMS协议和电动汽车的车机***实现交互通信。V2G充电桩通过NTP(Network Time Protocol)或者IEEE-1588或者IRIG-B服务器与车联网平台、电网EMS实现交互通信。
作为本发明的进一步改进是，车联网平台通过在线模式或/和离线模式获取特定区域内所有V2G充电桩的地理位置信息。车联网平台可以通过在线模式和离线模式一起获取特定区域内所有V2G充电桩的地理位置信息，也可以通过在线模式和离线模式中的任意一个获取特定区域内所有V2G充电桩的地理位置信息。
作为本发明的进一步改进是，车联网平台的车辆登记信息获取电动汽车的电池容量，车联网平台的动态信息获取电动汽车的即时SOC以及实时地理位置信息。
附图说明
图1为本实施例的结构框图；
图2为本实施例的工作流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参见附图1-2所示，本实施例一种基于网格分析法的有序充电算法，包括以下步骤：S1、车联网平台获取特定区域内所有V2G充电桩的地理位置信息，特定区域指的是车联网平台的适用范围内，所有V2G充电桩的地理位置信息储存在车联网平台内；电动汽车的车机***获取电动汽车的电池容量、即时SOC以及实时地理位置信息并将其传输给车联网平台，车联网平台再将其所获取的电动汽车电池容量和即时SOC传输给电网EMS；
S2、电网EMS根据网侧需求计算得到实时充电价格并将其传输给车联网平台，车联网平台再将其所获取的实时充电价格传输给车机***；
S3、车联网平台以所有V2G充电桩地理位置信息的坐标、电动汽车实时地理位置信息的坐标作为输入，车联网平台上的网格分析法进行网格化的有限元分析，先结合实时充电价格计算得到特定V2G充电桩的地理位置信息，特定V2G充电桩指的是电动汽车到此V2G充电桩最短距离、电动汽车在此V2G充电桩补给最少充电量、最低电价，是相对运算后选择最优的V2G充电桩；再利用最短距离法或/和最短时间法计算得到电动汽车到达特定V2G充电桩的到达时间信息；
S4、车联网平台将特定V2G充电桩的地理位置信息、到达时间信息传输给车机***，车机***再将其所获取的特定V2G充电桩的地理位置信息、到达时间信息传输给电网EMS，电网EMS根据其所获取的电动汽车电池容量和即时SOC、特定V2G充电桩的地理位置信息、到达时间信息计算得到服务时间信息、总体完成充电负荷需求信息并传输给车机***。
S5、电网EMS根据车联网平台的最终决定分配相应的功率、特定工作流对特定V2G充电桩配电，特定V2G充电桩同时对电动汽车配电。
本实施例的车联网平台与电网EMS交互通信，车机***与车联网平台、电网EMS均交互通信，V2G充电桩与车联网平台、电网EMS均交互通信。车联网平台与电网EMS交互通信。车联网平台使用MQTT协议或者其他的物联网规约和电动汽车的车机***实现交互通信。电网EMS使用104/DNP3/IEC-61850MMS协议和电动汽车的车机***实现交互通信。V2G充电桩通过NTP(Network Time Protocol)或者IEEE-1588或者IRIG-B服务器与车联网平台、电网EMS实现交互通信。
本实施例的车联网平台通过在线模式或/和离线模式获取特定区域内所有V2G充电桩的地理位置信息。车联网平台可以通过在线模式和离线模式一起获取特定区域内所有V2G充电桩的地理位置信息，也可以通过在线模式和离线模式中的任意一个获取特定区域内所有V2G充电桩的地理位置信息。
本实施例的车联网平台的车辆登记信息获取电动汽车的电池容量，车联网平台的动态信息获取电动汽车的即时SOC以及实时地理位置信息。
本实施例的车联网平台根据电动汽车的电池容量、即时SOC引导电动汽车有序充电。
本实施例的工作过程：车联网平台会获取特定区域内所有V2G充电桩的地理位置信息，特定区域指的是车联网平台的适用范围内，所有V2G充电桩的地理位置信息储存在车联网平台内。电动汽车需要进行充电时，电动汽车先下载机车***，机车***同意并接收车联网平台下发的合约后二者实现交互，车机***获取电动汽车的电池容量、即时SOC以及实时地理位置信息会全部传输给车联网平台，由于车联网平台与电网EMS交互通信，车联网平台会将电动汽车电池容量、即时SOC传输给电网EMS。电网EMS根据网侧需求计算得到的实时充电价格并将其传输给车联网平台，车联网平台再传输给车机***。车联网平台以V2G充电桩地理位置信息的坐标、电动汽车实时地理位置信息的坐标作为输入，结合实时充电价格得到特定V2G充电桩的地理位置信息，特定V2G充电桩指的是电动汽车到此V2G充电桩最短距离、电动汽车在此V2G充电桩补给最少充电量、最低电价，是相对运算后选择最优的V2G充电桩。再利用最短距离法或最短时间法计算得到电动汽车到达特定V2G充电桩的到达时间信息。例如：有A和B两个V2G充电桩，到达A的距离最短，但是路很堵，到达B的路程很长，但是路很通畅；此时选择最短时间法，把这辆电动汽车归结到B，然后电力***配电主站可以按照分配到充电桩上的电动汽车数量，调配相应的功率来支撑B，从而达到有序充电。
车联网平台将特定V2G充电桩的地理位置信息、到达时间信息传输给车机***，车机***再将特定V2G充电桩的地理位置信息、到达时间信息传输给电网EMS，电网EMS根据其所获取的电动汽车电池容量和即时SOC、特定V2G充电桩的地理位置信息、到达时间信息计算得到服务时间信息、总体完成充电负荷需求信息并传输给车机***，此时用户可以通过车机***看到电动汽车的电池容量、即时SOC和实时地理位置信息、实时充电价格、服务时间信息以及总体完成充电负荷需求信息。
当车联网平台的最终决定选择好特定V2G充电桩后，电网EMS分配相应的功率、特定工作流对特定V2G充电桩配电，用户选择去此特定V2G充电桩充电并由特定V2G充电桩对电动汽车配电。此有序充电算法，电动汽车到V2G充电桩最短距离、电动汽车在此V2G充电桩补给最少充电量、最低电价，实现电动汽车有序充电；进一步降低电动汽车的充电成本，为电网EMS稳定运行提供决策支撑，影响包括电网阶梯定价，动态无功补偿等算法提供灵活的决策策略。
由于所有V2G充电桩位置固定，所以网格属于静态网格，只需要做一次网格化，计算量相比较其他算法小，算法收敛性强，健壮性好。由于使用多源头信息体制，有些占带宽的信息(比如所有V2G充电桩位置信息可以储存在本地)，所以信息对信道的依赖度低，算法对信息的依赖度低。
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于网格分析法的有序充电算法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、车联网平台获取特定区域内所有V2G充电桩的地理位置信息，特定区域指的是车联网平台的适用范围内，所有V2G充电桩的地理位置信息储存在车联网平台内；电动汽车的车机***获取电动汽车的电池容量、即时SOC以及实时地理位置信息并将其传输给车联网平台，车联网平台再将其所获取的电动汽车电池容量和即时SOC传输给电网EMS；
S2、电网EMS根据网侧需求计算得到实时充电价格并将其传输给车联网平台，车联网平台再将其所获取的实时充电价格传输给车机***；
S3、车联网平台以所有V2G充电桩地理位置信息的坐标、电动汽车实时地理位置信息的坐标作为输入，车联网平台上的网格分析法进行网格化的有限元分析，先结合实时充电价格计算得到特定V2G充电桩的地理位置信息，特定V2G充电桩指的是电动汽车到此V2G充电桩最短距离、电动汽车在此V2G充电桩补给最少充电量、最低电价，是相对运算后选择最优的V2G充电桩；再利用最短距离法或最短时间法计算得到电动汽车到达特定V2G充电桩的到达时间信息；
S4、车联网平台将特定V2G充电桩的地理位置信息、到达时间信息传输给车机***，车机***再将其所获取的特定V2G充电桩的地理位置信息、到达时间信息传输给电网EMS，电网EMS根据其所获取的电动汽车电池容量和即时SOC、特定V2G充电桩的地理位置信息、到达时间信息计算得到服务时间信息、总体完成充电负荷需求信息并传输给车机***；
S5、电网EMS根据车联网平台的最终决定分配相应的功率、特定工作流对特定V2G充电桩配电，特定V2G充电桩同时对电动汽车配电。
2.根据权利要求1所述一种基于网格分析法的有序充电算法，其特征在于：所述车联网平台与电网EMS交互通信，所述车机***与车联网平台、电网EMS 均交互通信，所述V2G充电桩与车联网平台、电网EMS均交互通信。
3.根据权利要求1所述一种基于网格分析法的有序充电算法，其特征在于：所述车联网平台通过在线模式或/和离线模式获取特定区域内所有V2G充电桩的地理位置信息。
4.根据权利要求1所述一种基于网格分析法的有序充电算法，其特征在于：所述车联网平台的车辆登记信息获取电动汽车的电池容量，所述车联网平台的动态信息获取电动汽车的即时SOC以及实时地理位置信息。
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