本發(fā)明涉及一種含電動汽車充放電管理的直流微網(wǎng)協(xié)調(diào)控制方法，屬于微電網(wǎng)控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在能源緊缺與環(huán)境污染的雙重壓力下，新能源發(fā)電技術(shù)在研究、開發(fā)及利用方面取得了很大進(jìn)步，建設(shè)智能電網(wǎng)、加快發(fā)展分布式發(fā)電，提高電力系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性、可靠性和電能質(zhì)量是今后的發(fā)展趨勢。微電網(wǎng)技術(shù)代表了未來分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢，是未來智能配用電系統(tǒng)的重要組成部分，對推進(jìn)節(jié)能減排和實現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。國家能源局近期連續(xù)出臺《關(guān)于推進(jìn)新能源微電網(wǎng)示范項目建設(shè)的指導(dǎo)意見》、《配電網(wǎng)建設(shè)改造行動計劃(2015—2020年)的通知》等文件，指出應(yīng)積極發(fā)展新能源，大幅提升配電網(wǎng)接納新能源、分布式電源及多元負(fù)荷的能力，加快推進(jìn)新能源微電網(wǎng)示范工程建設(shè)，探索適應(yīng)新能源發(fā)展的微電網(wǎng)技術(shù)及運營管理體制。微電網(wǎng)內(nèi)光伏、風(fēng)機、燃料電池、電池儲能單元等產(chǎn)生的電能大部分為直流電或非工頻交流電；常用電氣設(shè)備，如電動汽車、LED照明等，皆通過相應(yīng)適配器變成直流電驅(qū)動。上述發(fā)電單元或負(fù)荷如果接入交流微電網(wǎng)，則需要通過相應(yīng)DC-DC、DC-AC和AC-DC等電力電子變流器構(gòu)成的多級能量轉(zhuǎn)換裝置，若接入合適電壓等級的直流微電網(wǎng)，將省去部分交直流變換裝置，減小成本、降低損耗。直流微電網(wǎng)也是微電網(wǎng)發(fā)展的一個重要方向。

此外，以電動汽車為主的新能源汽車行業(yè)的發(fā)展已進(jìn)入快車道，2015年銷量接近35萬輛，比2014年增長超過300%，而2014年又比2013年增長320%，在汽車行業(yè)銷量占比已達(dá)到1.35%。按照“十三五”規(guī)劃在2020年新能源車?yán)塾媽⑦_(dá)到500萬輛，到2025年新能源車的銷量占比將提升至30%。電動汽車顛覆傳統(tǒng)汽車的步伐已不可阻擋，電動汽車為主的新能源車將不斷替換我們的公交車、出租車、卡車、物流車、環(huán)衛(wèi)車、私人汽車以至于絕大多數(shù)石化燃料汽車。

綜上，直流微電網(wǎng)及電動汽車的充放電控制必然將成為未來直流微電網(wǎng)技術(shù)的一個重要方向。目前國內(nèi)開展了一系列的電動汽車的充電站，然而，電動汽車發(fā)展快于電動汽車充電站的建設(shè)，導(dǎo)致充電站無法滿足大量新增電動汽車的充電需求，充電站排隊現(xiàn)象嚴(yán)重。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的是電動汽車充電速度慢和直流微網(wǎng)支持電動汽車充電數(shù)量少的問題，為此提供一種含電動汽車充放電管理的直流微網(wǎng)協(xié)調(diào)控制方法，可以實現(xiàn)電動汽車快速充電和增加電動汽車同時充電的數(shù)量，滿足更多需求。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，采用如下技術(shù)方案：

一種含電動汽車充放電管理的直流微網(wǎng)協(xié)調(diào)控制方法，包括以下步驟：

1）確定直流微網(wǎng)中組成單元的特性：接入電源功率P1，分布式電源總功率P2，儲能系統(tǒng)功率P3，負(fù)荷總功率P4，儲能系統(tǒng)剩余容量SOC，充電樁充電功率可控范圍；

2）假設(shè)接入電源功率恒為P1，分布式電源總功率P2恒大于0，儲能系統(tǒng)可充電可放電，P3大于0表示儲能系統(tǒng)放電，小于0表示儲能系統(tǒng)充電，兩者互為相反數(shù)；儲能系統(tǒng)剩余容量保持在SOCmin和SOCmax之間，SOCmin和SOCmax為最小剩余容量和最大剩余容量；充電樁的充電功率控制在Pmin和Pmax范圍之內(nèi)，Pmin和Pmax為最小充電功率和最大充電功率；負(fù)荷可有可無，所以P4>=0；

3）確定電動汽車最大充電容量：接入電源功率+分布式電源總功率+儲能系統(tǒng)功率-負(fù)荷總功率=P1+P2+P3-P4；

4）對電動汽車進(jìn)行充電，包括以下步驟：

a）讀取分布式電源總功率P2，儲能系統(tǒng)功率P3，負(fù)荷總功率P4，儲能系統(tǒng)剩余容量SOC，同時充電的電動汽車的數(shù)量N；

b）若(P1+P2+P3-P4)/N大于等于最大充電功率，進(jìn)入步驟c）的子流程1；若（P1+P2+P3-P4)/N小于最小充電功率，進(jìn)入步驟d）的子流程2；若(P1+P2+P3-P4)/N大于最小充電功率且小于最大充電功率，進(jìn)入步驟e）的子流程3；

c）子流程1:

1-1，電動汽車按照最大充電功率Pmax進(jìn)行充電；

1-2，判斷儲能系統(tǒng)此時是充電模式還是放電模式，若P3>0，進(jìn)入步驟1-3，否則進(jìn)入步驟1-4；

1-3，若P3>0，即儲能系統(tǒng)處于放電模式，再判斷(P1+P2-P3-P4)/N是否大于最大充電功率，是則將儲能系統(tǒng)轉(zhuǎn)為充電模式，進(jìn)入步驟1-5；否則判斷儲能系統(tǒng)剩余容量SOC是否大于SOCmin，若小于SOCmin，將儲能系統(tǒng)轉(zhuǎn)為充電模式，進(jìn)入步驟1-5；若大于SOCmin，直接進(jìn)入步驟1-5；

1-4，若P3<0，即儲能系統(tǒng)處于充電模式，再判斷儲能系統(tǒng)剩余容量SOC是否大于SOCmax，若大于SOCmax，將儲能系統(tǒng)轉(zhuǎn)為放電模式，進(jìn)入步驟1-5，否則直接進(jìn)入步驟1-5；

1-5，子流程1結(jié)束，返回步驟a）；

d）子流程2:

2-1，先判斷儲能系統(tǒng)此時是充電模式還是放電模式，若P3>0，進(jìn)入步驟2-2，否則進(jìn)入步驟2-3；

2-2，若P3>0，即儲能系統(tǒng)處于放電模式，斷開一個充電樁，進(jìn)入步驟2-4；

2-3，若P3<0，即儲能系統(tǒng)處于放電模式，再判斷儲能SOC是否大于SOCmin，若小于SOCmin，儲能系統(tǒng)停機，進(jìn)入步驟2-4，若大于SOCmin，儲能系統(tǒng)轉(zhuǎn)為放電模式，進(jìn)入步驟2-4；

2-4，子流程2結(jié)束，返回步驟a）；

e）子流程3:

3-1，對于(P1+P2+P3-P4)/N大于最小充電功率且小于最大充電功率的情況，若(P1+P2+P3-P4)/N>(Pmax+Pmin)/2，則汽車以(Pmax+Pmin)/2充電，否則以Pmin充電；進(jìn)入下一步；

3-2，然后再判斷儲能系統(tǒng)此時是充電模式還是放電模式，若P3>0，進(jìn)入步驟3-3，否則進(jìn)入步驟3-4；

3-3，若P3>0，即儲能系統(tǒng)處于放電模式，判斷儲能SOC是否小于SOCmin，若儲能SOC小于SOCmin，再判斷若(P1+P2-P3-P4)/N>Pmin，儲能系統(tǒng)轉(zhuǎn)為充電模式，否則儲能系統(tǒng)停機，進(jìn)入步驟3-5；若儲能SOC大于SOCmin，直接進(jìn)入步驟3-5；

3-4，若P3<0，即儲能系統(tǒng)處于充電模式，判斷儲能SOC是否大于SOCmax，若儲能SOC大于SOCmax，儲能系統(tǒng)轉(zhuǎn)為放電模式，進(jìn)入步驟3-5；若儲能SOC小于SOCmax，進(jìn)入步驟3-5；

3-5，子流程3結(jié)束，返回步驟a）；

5）當(dāng)不需要充電時，判斷儲能系統(tǒng)剩余電量是否小于100%，是則利用分布式電源或者電網(wǎng)給儲能系統(tǒng)充電，否則，分布式發(fā)電源向電網(wǎng)發(fā)電。

本發(fā)明具有以下明顯優(yōu)點：

1、通過儲能系統(tǒng)及分布式發(fā)電，增加了可用于電動汽車充電的額外的充電容量，使得快速充電的電動汽車數(shù)量提高；

2、通過控制可控充電樁，考慮了當(dāng)儲能及分布式電源參與后也無法實現(xiàn)最大功率充電情況下，進(jìn)行平均分配充電的策略，實現(xiàn)兼顧充電速率的同時保障了充電數(shù)量。

附圖說明

圖1 含電動汽車，儲能系統(tǒng)，分布式電源的直流微網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2 電動汽車充電時協(xié)調(diào)控制總流程圖；

圖3 電動汽車充電時協(xié)調(diào)控制子流程圖1；

圖4 電動汽車充電時協(xié)調(diào)控制子流程圖2；

圖5 電動汽車充電時協(xié)調(diào)控制子流程圖3。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明提出一種含電動汽車充放電控制管理的直流微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制方法，在含有直流負(fù)荷，分布式發(fā)電系統(tǒng)及可控充電樁的直流微網(wǎng)中，解決由于微網(wǎng)上層電力電子設(shè)備或線路的容量限制導(dǎo)致電動汽車的充電速度和數(shù)量受限問題。通過利用直流微電網(wǎng)中的儲能設(shè)備，可在不改變原來接入容量的情況下，實現(xiàn)提高電動汽車充電站充電數(shù)量或速率。

本發(fā)明方法如下：

1、確定直流微網(wǎng)中組成單元的特性：接入電源功率P1，分布式電源總功率P2，儲能系統(tǒng)功率P3，負(fù)荷總功率P4，儲能系統(tǒng)剩余容量SOC（SOCmin-SOCmax），充電樁充電功率可控范圍（Pmin-Pmax）。

2、因為重點研究電動汽車充電，所以這里設(shè)定接入電源功率恒為P1；分布式電源一直向外放電，所以P2恒大于0；儲能系統(tǒng)可充電可放電，P3大于0表示儲能系統(tǒng)放電，小于0表示儲能系統(tǒng)充電，兩者互為相反數(shù)；儲能系統(tǒng)剩余容量過低或者過高都會導(dǎo)致自我保護(hù)而停機，所以盡量使SOC保持在SOCmin和SOCmax之間，SOCmin和SOCmax為最小剩余容量和最大剩余容量；充電樁的充電功率控制在Pmin和Pmax范圍之內(nèi)可以讓充電速度更快，Pmin和Pmax為最小充電功率和最大充電功率；負(fù)荷可有可無，所以P4>=0。

3、確定電動汽車最大充電容量：接入電源功率+分布式電源總功率+儲能系統(tǒng)功率-負(fù)荷總功率=P1+P2+P3-P4。

4、電動汽車充電策略

a）讀取即時分布式電源總功率P2，儲能系統(tǒng)功率P3，負(fù)荷總功率P4，儲能系統(tǒng)剩余容量SOC，同時充電的電動汽車的數(shù)量N。

b）若(P1+P2+P3-P4)/N大于等于最大充電功率，進(jìn)入子流程1；若（P1+P2+P3-P4)/N小于最小充電功率，進(jìn)入子流程2；若(P1+P2+P3-P4)/N大于最小充電功率且小于最大充電功率，進(jìn)入子流程3，總體流程如圖2所示。

c）參見圖3，子流程1:

1-1，電動汽車按照最大充電功率Pmax進(jìn)行充電。

1-2，判斷儲能系統(tǒng)此時是充電模式還是放電模式，若P3>0，進(jìn)入步驟1-3，否則進(jìn)入步驟1-4。

1-3，若P3>0，即儲能系統(tǒng)處于放電模式，再判斷(P1+P2-P3-P4)/N是否大于最大充電功率，是則將儲能系統(tǒng)轉(zhuǎn)為充電模式，進(jìn)入步驟1-5；否則判斷儲能系統(tǒng)剩余容量SOC是否大于SOCmin，若小于SOCmin，將儲能系統(tǒng)轉(zhuǎn)為充電模式，進(jìn)入步驟1-5；若大于SOCmin，直接進(jìn)入步驟1-5。

1-4，若P3<0，即儲能系統(tǒng)處于充電模式，再判斷儲能系統(tǒng)剩余容量SOC是否大于SOCmax，若大于SOCmax，將儲能系統(tǒng)轉(zhuǎn)為放電模式，進(jìn)入步驟1-5，否則直接進(jìn)入步驟1-5。

1-5，子流程1結(jié)束，返回步驟a）。

d）參見圖4，子流程2:

2-1，先判斷儲能系統(tǒng)此時是充電模式還是放電模式，若P3>0，進(jìn)入步驟2-2，否則進(jìn)入步驟2-3。

2-2，若P3>0，即儲能系統(tǒng)處于放電模式，斷開一個充電樁，進(jìn)入步驟2-4。

2-3，若P3<0，即儲能系統(tǒng)處于放電模式，再判斷儲能SOC是否大于SOCmin，若小于SOCmin，儲能系統(tǒng)停機，進(jìn)入步驟2-4，若大于SOCmin，儲能系統(tǒng)轉(zhuǎn)為放電模式，進(jìn)入步驟2-4。

2-4，子流程2結(jié)束，返回步驟a）。

e）參見圖5，子流程3:

3-1，對于(P1+P2+P3-P4)/N大于最小充電功率且小于最大充電功率的情況，若(P1+P2+P3-P4)/N>(Pmax+Pmin)/2，則汽車以(Pmax+Pmin)/2充電，否則以Pmin充電；進(jìn)入下一步。

3-2，然后再判斷儲能系統(tǒng)此時是充電模式還是放電模式，若P3>0，進(jìn)入步驟3-3，否則進(jìn)入步驟3-4。

3-3，若P3>0，即儲能系統(tǒng)處于放電模式，判斷儲能SOC是否小于SOCmin，若儲能SOC小于SOCmin，再判斷若(P1+P2-P3-P4)/N>Pmin，儲能系統(tǒng)轉(zhuǎn)為充電模式，否則儲能系統(tǒng)停機，進(jìn)入步驟3-5；若儲能SOC大于SOCmin，直接進(jìn)入步驟3-5。

3-4，若P3<0，即儲能系統(tǒng)處于充電模式，判斷儲能SOC是否大于SOCmax，若儲能SOC大于SOCmax，儲能系統(tǒng)轉(zhuǎn)為放電模式，進(jìn)入步驟3-5；若儲能SOC小于SOCmax，進(jìn)入步驟3-5。

3-5，子流程3結(jié)束，返回步驟a）。

5、當(dāng)不需要充電時，判斷儲能系統(tǒng)剩余電量是否小于100%，是則利用分布式電源或者電網(wǎng)給儲能系統(tǒng)充電，否則，分布式發(fā)電源向電網(wǎng)發(fā)電。

實施例

微網(wǎng)結(jié)構(gòu)見圖1，設(shè)定接入電源功率P1=1000kw，儲能系統(tǒng)初始功率P3=-300kw，儲能系統(tǒng)初始剩余容量SOC=20%，設(shè)定SOCmin=20%，SOCmax=90%，充電樁可控范圍（60kw-120kw）。

1、流程初始化，進(jìn)入第一次循環(huán)，先讀取即時數(shù)據(jù)，分布式電源總功率P2=100kw，負(fù)荷總功率P4=50kw，正在同時充電的電動汽車有5輛。

2、計算(P1+P2+P3-P4)/N=(1000+100-300-50)/5=150>120，儲能系統(tǒng)正在充電，充電樁以120kw功率充電。

3、假設(shè)分布式電源受天氣原因，P2=0，負(fù)荷總功率增加P4=200kw，儲能SOC充到50%，此時60kw<（1000+0-300-200）/5=100kw<120kw，又100>(60+120)/2=90，所以充電樁以90kw充電，儲能系統(tǒng)處于充電模式。

4、若此時儲能SOC已經(jīng)充到90%，儲能系統(tǒng)轉(zhuǎn)為放電模式，計算（1000+0+300-200）/5=220>120，則充電樁以120kw充電，儲能系統(tǒng)繼續(xù)放電。

5、若又來了5輛車，（1000+0+300-200）/10=110kw，此時儲能剩余50%，充電樁以90kw充電，儲能繼續(xù)放電，若儲能SOC降到20%，此時計算（1000+0-300-200）/10=50<60，所以儲能系統(tǒng)停機。

6、計算（1000+0+0-200）/10=80<90，所以充電樁以60kw充電，儲能系統(tǒng)充電。

上面的情況沒有把所有情況都模擬，但涵蓋了大部分情況，微電網(wǎng)里發(fā)生任何變化，微電網(wǎng)都能自適應(yīng)的相應(yīng)變化，通過儲能系統(tǒng)的容量，協(xié)調(diào)控制電動汽車的充電速率。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。