電動汽車充電過程交互控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于智能電網(wǎng)領(lǐng)域，具體涉及一種電動汽車充電過程交互控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電動汽車(Electric Vehicle，簡稱EV)，是指由可充電電池(如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰離子電池)提供動力源，用電機驅(qū)動車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項要求的車輛汽車。電動汽車在減少環(huán)境污染和溫室氣體排放方面有著巨大的潛力，故其保有量在近幾年快速增長?？梢灶A(yù)計，大規(guī)模的電動汽車充電將給電力系統(tǒng)規(guī)劃、運行和調(diào)度控制帶來不可忽視的影響，并對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行形成極大挑戰(zhàn)，主要的影響包括但不限于:大規(guī)模電動汽車接入電網(wǎng)充電將帶來新一輪的負荷增長，這勢必會增大電網(wǎng)的用電負荷峰谷差；同時，可能導(dǎo)致配電網(wǎng)線路過載、電壓跌落、諧波污染、配電網(wǎng)線損增加等不利影響，從而給電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電以及配電環(huán)節(jié)提出了更大的壓力。因此，發(fā)明一種電動汽車充電過程交互控制方法，通過電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)約束和電力價格來優(yōu)化其充電負荷，減少電動汽車充電對電網(wǎng)的沖擊具有十分重要的現(xiàn)實意義。
[0003]從大量的文獻資料和實際應(yīng)用調(diào)查資料可以看出，目前已有的研究成果主要集中在對電動汽車電池充電負荷進行數(shù)學建模，并在此基礎(chǔ)上研究其對電網(wǎng)運行的影響，而關(guān)于通過電動汽車充電過程中電網(wǎng)一電池交互控制來優(yōu)化充電負荷的研究較少，處于相對空白的狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種同時考慮電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)約束和用戶充電成本而制定充電方案的電動汽車充電過程交互控制方法。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種電動汽車充電過程交互控制方法，用于制定電動汽車接入電網(wǎng)進行充電的方案，以對其給電網(wǎng)帶來的大量電力負荷進行優(yōu)化，該方法包括以電動汽車用戶為主體對充電過程進行優(yōu)化、以配電網(wǎng)運營商與電動汽車用戶為主體對充電過程的交互控制優(yōu)化二個步驟；
所述以電動汽車用戶為主體對充電過程進行優(yōu)化包括:提出從電動汽車的用戶角度出發(fā)的充電方案；
所述以配電網(wǎng)運營商與電動汽車用戶為主體對充電過程的交互控制優(yōu)化包括:對所述從用戶角度出發(fā)的充電方案進行充電時電網(wǎng)安全性判別，若滿足電網(wǎng)安全性要求，則采用所述從用戶角度出發(fā)的充電方案作為電動汽車接入電網(wǎng)進行充電的方案；若不滿足電網(wǎng)安全性要求，則基于所述從用戶角度出發(fā)的充電方案提出兼顧所述電動汽車的用戶和電網(wǎng)安全性的折衷充電方案，對所述折衷充電方案進行可行性判別，若可行則根據(jù)所述折衷充電方案對所述從用戶角度出發(fā)的充電方案進行修改，獲得電動汽車接入電網(wǎng)進行充電的方案，若不可行則修改所述折衷充電方案再進行可行性判別，直至所述折衷充電方案可行。
[0006]所述以電動汽車用戶為主體對充電過程進行優(yōu)化通過以下步驟A1至A4實現(xiàn):
A1:獲取當前電力市場的電價數(shù)據(jù)，包括每一時間段內(nèi)的電價；
A2:基于所述電價數(shù)據(jù)構(gòu)建從用戶角度出發(fā)的電動汽車的充電方案目標函數(shù)；
A3:為從用戶角度出發(fā)的電動汽車的充電方案目標函數(shù)設(shè)定約束條件；
A4:根據(jù)設(shè)定的約束條件采用線性規(guī)劃法求解所述從用戶角度出發(fā)的電動汽車的充電方案目標函數(shù)，從而獲得所述從用戶角度出發(fā)的充電方案。
[0007]所述步驟A1中，所獲取的電價數(shù)據(jù)為每一時間段內(nèi)的電價或電價曲線，當獲得所述電價曲線時，對所述電價曲線做離散化處理而得到每一時間段內(nèi)的電價。
[0008]所述步驟A2中，以所述電動汽車用戶充電成本最小為優(yōu)化目標而構(gòu)建所述電動汽車的充電方案目標函數(shù)。
[0009]所述步驟A3中，以所述電動汽車的電池充電后荷電狀態(tài)等于充電前荷電狀態(tài)與所充電量之和作為等式約束條件；以所述電動汽車的電池充電速率大于最小充電速率并小于最大充電速率作為不等式約束條件。
[0010]所述以配電網(wǎng)運營商與電動汽車用戶為主體對充電過程的交互控制優(yōu)化通過以下步驟B1至B7實現(xiàn):
B1:計算采用所述從用戶角度出發(fā)的充電方案時電網(wǎng)的各項運行指標，并比較所計算出的各項運行指標與各項正常指標之間的差距來進行電網(wǎng)安全性判別；
B2:根據(jù)比較結(jié)果，若采用所述從用戶角度出發(fā)的充電方案不導(dǎo)致電網(wǎng)運行越限，則采用所述從用戶角度出發(fā)的充電方案作為電動汽車接入電網(wǎng)進行充電的方案，若采用所述從用戶角度出發(fā)的充電方案導(dǎo)致電網(wǎng)運行越限，則繼續(xù)實施步驟B3 ;
B3:基于所述從用戶角度出發(fā)的充電方案并考慮電網(wǎng)安全性提出所述兼顧所述電動汽車的用戶和電網(wǎng)安全性的折衷充電方案；
B4 ;根據(jù)所述折衷充電方案構(gòu)建電動汽車的優(yōu)化充電方案目標函數(shù)；
B5:為所述電動汽車的優(yōu)化充電方案目標函數(shù)設(shè)定約束條件；
B6:根據(jù)設(shè)定的約束條件采用次梯度算法求解所述電動汽車的優(yōu)化充電方案目標函數(shù)，實現(xiàn)對所述折衷充電方案的可行性判別；
B7:若所述折衷充電方案可行，則根據(jù)所述折衷充電方案對所述從用戶角度出發(fā)的充電方案進行修改，獲得電動汽車接入電網(wǎng)進行充電的方案，若所述折衷充電方案不可行則修改所述折衷充電方案后再回到實施步驟B4至B6對修改后的所述折衷充電方案進行可行性判別，直至所述折衷充電方案可行而獲得電動汽車接入電網(wǎng)進行充電的方案。
[0011]所述步驟B4中，以所述電動汽車用戶的充電成本與電網(wǎng)損耗之和最小為優(yōu)化目標而構(gòu)建所述電動汽車的優(yōu)化充電方案目標函數(shù)。
[0012]所述步驟B5中，以電網(wǎng)潮流方程作為等式約束條件；以電網(wǎng)中各節(jié)點電壓介于下限和上限之間、輸電線路負載小于最大極限、電動汽車充電量小于或等于其電池容量作為不等式約束條件。
[0013]該方法通過配電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)自動實現(xiàn)。
[0014]所述配電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)連接有數(shù)據(jù)庫，該方法還包括數(shù)據(jù)載入和數(shù)據(jù)存儲兩個步驟；
所述數(shù)據(jù)載入包括:所述配電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)由所述數(shù)據(jù)庫中讀取所存儲的電動汽車的參數(shù)信息和所述電價數(shù)據(jù)；
所述數(shù)據(jù)存儲包括:所述配電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)將獲得的從用戶角度出發(fā)的充電方案、電動汽車接入電網(wǎng)進行充電的方案存入所述數(shù)據(jù)庫中。
[0015]由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點:該方法和系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)電動汽車在充電過程中社會效益最大化，即在保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的前提下，實現(xiàn)用戶充電成本最小。該方法和系統(tǒng)能夠為配電網(wǎng)負荷管理提供重要技術(shù)手段，能夠顯著提高配電網(wǎng)的運行效率，確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。
【附圖說明】
[0016]附圖1為本發(fā)明的電動汽車充電過程交互控制方法的流程示意圖。
[0017]附圖2為本發(fā)明的電動汽車充電過程交互控制方法中以電動汽車用戶為主體對充電過程進行優(yōu)化的流程示意圖。
[0018]附圖3為本發(fā)明的電動汽車充電過程交互控制方法中以配電網(wǎng)運營商與電動汽車用戶為主體對充電過程的交互控制優(yōu)化的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步描述。
[0020]實施例一:一種用于制定電動汽車接入電網(wǎng)進行充電的方案，以對其給電網(wǎng)帶來的大量電力負荷進行優(yōu)化的電動汽車充電過程交互控制方法，包括兩大步驟，分別為以電動汽車用戶為主體對充電過程進行優(yōu)化、以配電網(wǎng)運營商與電動汽車用戶為主體對充電過程的交互控制優(yōu)化，如附圖1所示。本方法中的電動汽車通常指純電池電動汽車，其為使用鉛酸電池、鋰離子電池、鎳鎘電池或鎳氫電池的電動汽車。這里電動汽車用戶既可以是單個用戶，亦可以多個用戶，即用戶群配電網(wǎng)運營商是指負責配電網(wǎng)絡(luò)運行、調(diào)度、控制和交易的配電網(wǎng)公司，其職責主要為確保配電網(wǎng)在市場環(huán)境下安全穩(wěn)定、經(jīng)濟運行。
[0021]步驟一:以電動汽車用戶為主體對充電過程進行優(yōu)化該步驟包括:提出從電動汽車的用戶角度出發(fā)的充電方案。
[0022]如附圖2所示，該步驟具體通過以下步驟A1至A4實現(xiàn):
A1:獲取當前電力市場的電價數(shù)據(jù)，包括每一時間段內(nèi)的電價。
[0023]這里，既可以直接獲取每一時間段內(nèi)的電價，也可以獲取電價曲線。當獲得電價曲線時，對電價曲線做離散化處理而得到每一時間段內(nèi)的電價。
[0024]A2:基于電價數(shù)據(jù)，以電動汽車用戶充電成本最小為優(yōu)化目標，來構(gòu)建從用戶角度出發(fā)的電動汽車的充電方案目標函數(shù)，即充電過程所需充電電量和對應(yīng)電價乘積為最小的最優(yōu)充電方案。
[0025]A3:為從用戶角度出發(fā)的電動汽車的充電方案目標函數(shù)設(shè)定約束條件。一般選用電動汽車的電池充電后荷電狀態(tài)等于充電前荷電狀態(tài)與所充電量之和作為等式約束條件，即電池能量守恒約束，選用電動汽車的電池充電速率大于最小充電速率并小于最大充電速率作為不等式約束條件。
[0026]A4:根據(jù)設(shè)定的約束條件采用線性規(guī)劃法求解從用戶角度出發(fā)的電動汽車的充電方案目標函數(shù)，從而獲得從用戶角度出發(fā)的充電方案，即每一時間段內(nèi)的最優(yōu)充電負荷量。該從用戶角度出發(fā)的充電方案待審核。
[0027]步驟二:以配電網(wǎng)運營商與電動汽車用戶為主體對充電過程的交互控制優(yōu)化該步驟包括:對從用戶角度出發(fā)的充電方案進行充電時電網(wǎng)安全性判別，若滿足電網(wǎng)安全性要求，則采用從用戶角度出發(fā)的充電方案作為電動汽車接入電網(wǎng)進行充電的方案；若不滿足電網(wǎng)安全性要求，則基于從用戶角度出發(fā)的充電方案