基于V2G微网系统的电动汽车配电网调度方法及装置

技术领域

本发明主要涉及新能源汽车配电网调度技术领域，具体涉及一种基于V2G微网系统的电动汽车配电网调度方法及装置。

背景技术

目前新能源汽车的高速发展下，大批量的电动汽车投入使用，为了满足人们对于电动汽车的日常用车需求，各个地区兴建了多个充电站和充电桩，在电动汽车的充电高峰期，充电站处于高用电负荷状态，充电站的高用电负荷状态对传统的电网配网造成冲击，加重了电网运行负荷，增大了电网节点中的变压器等电网设备的工作负荷，提高了电网设备受损的风险。因此，需要一种有效的电动汽车充电站配网调度方法，对充电站配网进行合理调度，减轻电网用电负荷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于V2G微网系统的电动汽车配电网调度方法及装置，所述调度方法通过在V2G微网系统，在充电站用电负荷过高时，基于V2G协议对微网系统内的电动汽车进行配电调度，有效减少充电站和电网的工作负荷，降低电网设备受损风险。

本发明提供了一种基于V2G微网系统的电动汽车配电网调度方法，所述V2G微网系统包括主控系统以及接入所述V2G微网系统的充电站和若干个电动汽车，所述充电站设置有储备电源，所述调度方法包括：

S11：主控系统根据地区历史用电数据计算充电站的第一用电负荷值；

S12：根据所述充电站内电动汽车的充电负荷，计算所述充电站实时用电负荷值；

S13：判断所述实时用电负荷值是否大于所述第一用电负荷值，若是，进入步骤S14；若否，进入步骤S15；

S14：主控系统根据所述充电站的配电变压器的负载计算第二用电负荷值；

S15：通过发电站供电满足所述充电站运行的用电负荷需求；

S16：判断所述实时用电负荷是否大于所述第二用电负荷值，若是，进入步骤S18；若否，进入步骤S17；

S17：通过发电站供电结合储备电源供电满足所述充电站运行的用电负荷需求；

S18：所述主控系统查询接入所述V2G微网系统的电动汽车，并基于V2G协议进行配电调度。

进一步的，主控系统根据地区历史用电数据计算充电站的第一用电负荷值包括：

所述主控系统根据所述充电站所在地区的地区用电历史数据，提取该地区日均用电负荷值；

在所述地区历史用电数据中提取该地区单日用电负荷最大值；

将所述单日用电负荷最大值与所述日均用电负荷值做差值处理，将得到的差值处理结果设置为所述第一用电负荷值。

进一步的，所述根据所述充电站内电动汽车的充电负荷，计算所述充电站实时用电负荷值包括：

所述主控系统监测所述充电站内电动汽车的数量，根据所述电动汽车的充电功率计算所述充电站的实时用电负荷值，所述计算公式为：

其中，P

进一步的，所述主控系统根据所述充电站的配电变压器的负载计算第二用电负荷值包括：

所述第二用电负荷值的计算公式为：

P

其中：P

进一步的，所述主控系统查询接入所述V2G微网系统的电动汽车，并基于V2G协议进行配电调度包括：

所述主控系统查询接入所述V2G微网系统的电动汽车的状态，获取空闲状态且电量充足的电动汽车数据，标记为目标电动汽车；

在满足所述目标电动汽车的基础运行要求前提下，对所述目标电动汽车进行放电操作。

进一步的，所述基础运行要求包括满足预设的日常行驶路线的电量需求。

进一步的，所述调度方法还包括：

所述主控系统根据对所述充电站的实时电价进行调整，所述实时电价包括所述充电站的售电价格和购电价格。

进一步的，所述主控系统对所述充电站的实时电价进行调整包括：

所述主控系统上调所述充电站的实时电价，并将所述充电站的实时电价格通过所述V2G微网系统发送到用户。

进一步的，所述调度方法还包括：

根据发电站远距离传输损耗计算所述充电站的基本用电负荷值；

判断所述实时用电负荷值是否大于所述基本用电负荷值，若否，则通过储备电源满足充电站运行的用电需求。

本发明还提供了一种基于V2G微网系统的电动汽车配电网调度装置，所述V2G微网系统包括主控系统以及接入所述V2G微网系统的充电站和若干个电动汽车，所述充电站设置有储备电源，所述调度装置包括：

第一计算模块：主控系统根据地区历史用电数据计算充电站的第一用电负荷值；

第二计算模块：根据所述充电站内电动汽车的充电负荷，计算所述充电站实时用电负荷值；

第一判断模块：判断所述实时用电负荷值是否大于所述第一用电负荷值；

第三计算模块：主控系统根据所述充电站的配电变压器的负载计算第二用电负荷值；

常规运行模块：通过发电站供电满足所述充电站运行的用电负荷需求；

第二判断模块：判断所述实时用电负荷值是否大于所述第二用电负荷值；

复合运行模块：通过发电站供电结合储备电源供电满足所述充电站运行的用电负荷需求；

调度运行模块：所述主控系统查询接入所述V2G微网系统的电动汽车，并基于V2G协议进行配电调度。

本发明提供了一种基于V2G微网系统的电动汽车配电网调度方法及装置，所述调度方法通过在V2G微网系统，在充电站用电负荷过高时，基于V2G协议对微网系统内的电动汽车进行配电调度，有效减少充电站和电网的工作负荷，降低电网设备受损风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例中V2G微网系统结构示意图；

图2为本发明实施例中基于V2G微网系统的电动汽车配电网调度方法流程图；

图3为本发明实施中基于V2G微网系统的电动汽车配电网调度装置示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

图1示出了本发明实施例中V2G微网系统结构示意图，所述V2G微网系统包括主控系统2以及接入所述V2G微网系统的充电站1和若干个电动汽车，所述充电站1设置有储备电源5，所述充电站1基于电网连接着发电站3，所述发电站3用于提供所述充电站1所需的工作电能。

具体的，电动汽车V2G技术，即汽车到电网(Vehicle to Grid,V2G)是指电动汽车给电网送电的技术，其核心思想就是利用大量电动汽车的储能源作为电网和可再生能源的缓冲。其核心思想就是利用大量电动汽车的储能源作为电网和可再生能源的缓冲。当电网负荷过高时，由电动汽车储能源向电网馈电；而当电网负荷低时，用来存储电网过剩的发电量，避免造成浪费。通过这种方式，电动汽车用户可以在电价低时，从电网买电，电网电价高时向电网售电，从而获得一定的收益。

具体的，所述充电站1内设置有若干个充电桩4，任一所述充电桩4设置有普通充电模式、快速充电模式和混合充电模式，所述普通充电模式的输出功率设置为P01，所述快速充电模式的输出功率为P02，所述P01和P02的约束关系为2*P01

进一步的，所述混合充电模式设置为阶段性充电，以输出功率为P1进行充电，持续一段时间后逐步提升输出功率到P2，以输出功率为P2进行充电，直至电动汽车的电量达到90％，逐步降低输出功率至P1完成充电任务。通过混合充电模式可以减少电动汽车在持续高功率充电下对电池的损伤，以及减少充电站1的用电负荷，用户可以根据自身的使用需求以及电动车的充电性能选择不同的充电模式进行充电。

进一步的，所述充电站1内还可以设置有若干个换电站点，任一所述换电站点内设置有若干个电动汽车电池，便于用户根据电动汽车的特性进行电池更换。

具体的，若干个所述电动汽车包括地区内所有接入所述V2G微网系统的电动汽车，任一所述电动汽车通过接入该地区内带有V2G协议的充电桩4即可接入所述V2G微网系统。

进一步的，所述充电桩4可以为用户私人充电桩4，也可以为公共场所停车场内的充电桩4。

具体的，所述充电站1设置有储备电源5，所述储备电源5存储在充电站1内，所述储备电源5供电线路与电网供电线路相互独立，即储备电源5和电网供电可以相互独立进行供电操作。

进一步的，所述充电站1可以通过光伏系统建立所述储备电源5。

图2示出了本发明实施例中一种基于V2G微网系统的电动汽车配电网调度方法，所述调度方法包括：

S11：主控系统根据地区历史用电数据计算充电站的第一用电负荷值。

具体的，所述主控系统根据所述充电站所在地区的地区用电历史数据，提取该地区日均用电负荷值；在所述地区历史用电数据中提取该地区单日用电负荷最大值；将所述单日用电负荷最大值与所述日均用电负荷值做差值处理，通过差值处理分析该地区电网运行过程中，电网设备日均工作负荷距离最大工作负荷的宽裕程度，将得到的差值处理结果设置为所述第一用电负荷值，当充电站的工作负荷大于所述第一用电负荷值，表示该地区的电网运行负荷增大到历史最大值，电网设备运行负担增大。

S12：根据所述充电站内电动汽车的充电负荷，计算所述充电站实时用电负荷值。

具体的，所述主控系统监测接入所述充电站内充电桩的电动汽车的数量，根据所述充电站内每个电动汽车的充电功率进行分析，计算所述充电站的实时用电负荷值。

具体的，所述计算公式为：

其中，P

S13：将所述实时用电负荷值与所述第一用电负荷值进行比较，若所述实时用电负荷值大于所述第一用电负荷值，进入步骤S14；

若所述实时用电负荷值小于所述第一用电负荷值，进入步骤S15。

S14：主控系统根据所述充电站的配电变压器的负载计算第二用电负荷值。

具体的，所述主控系统根据所述充电站的配电变压器的负载计算第二用电负荷值包括：

所述第二用电负荷值的计算公式为：

P

其中：P

进一步的，为了确保充电站的高效运行，所述充电站的配电变压器的负载值设置为所述配电变压器负载能力的80％。

S15：通过发电站供电满足所述充电站运行的用电负荷需求。

具体的，当所述实时用电负荷值小于所述第一用电负荷值，所述发电站的供电可以满足所述充电站的运行，且当前充电站运行所需的用电负荷对电网的运行负荷造成的影响较小，在电网运行的承受范围内。

S16：将所述实时用电负荷值与所述第二用电负荷值进行比较，若所述实时用电负荷值大于所述第二用电负荷值，进入步骤S18；

若所述实时用电负荷值小于所述第二用电负荷值，进入步骤S17。

S17：通过发电站供电结合储备电源供电满足所述充电站运行的用电负荷需求。

具体的，当所述实时用电负荷值大于所述第一用电负荷值，且小于所述第二用电负荷值时，即所述充电站此时的用电负荷对电网运行造成影响，通过结合储备电源供电运行所述充电站，以减少电网的运行负荷，降低电网设备运行负荷。

进一步的，所述储备电源供电与所述电网供电是相互独立的两种供电系统，通过储备电源供电可以降低充电站对电网运行的负荷。

S18：所述主控系统查询接入所述V2G微网系统的电动汽车，并基于V2G协议进行配电调度。

具体的，所述主控系统查询接入所述V2G微网系统的电动汽车的状态，获取空闲状态且电量充足的电动汽车数据，标记为目标电动汽车；

在满足所述目标电动汽车的基础运行要求前提下，对所述目标电动汽车进行放电操作。

具体的，所述基础运行要求包括满足预设的日常行驶路线的电量需求，用户可以根据自身的用车习惯，在所述V2G微网系统中设定日常行驶路线以及日常行驶的路程公里数据，以便所述主控系统进行电量调度评估。

进一步的，用户可以根据当天用车规划，进行充电前可以在所述V2G微网系统预设当天的用车里程，以便所述主控系统能够准确进行用电调度规划。

具体的，所述主控系统优先查询网点内电量在90％以上的电动汽车，所述主控系统查询所述电动汽车的用车计划，根据所述用车计划进行放电操作。

具体的，所述主控系统对所述充电站的实时电价进行调整，所述实时电价包括所述充电站的售电价格和购电价格。

具体的，根据国家电价调整方案，所述充电站采用分时段定价方式，在所述充电站的用电高峰时期，对所述充电站的高峰用电电价划分为三个等级，包括第一电价、第二电价和第三电价，所述第一电价、第二电价和第三电价的约束关系为：第一电价<第二电价<第三电价。

具体的，当所述充电站进入高峰用电时段，所述主控系统调整所述充电站的电价为第一电价，当所述主控系统检测到所述充电站的实时用电负荷值达到所述最高用电负荷值时，启用所述储备电源，通过储备电源分担电网供电压力，并上调所述第一电价为第二电价。

进一步的，当所述主控系统检测到所述充电站的实时用电负荷值大于所述最高用电负荷值时，所述主控系统将所述充电站的电价从所述第二电价上调到所述第三电价，并将所述充电站的实时电价通过所述V2G微网系统发送到用户，通过上调所述充电站的购电价格，吸引用户通过电动汽车向所述V2G微网系统出售电能，减少电网供电压力。

进一步的，所述主控系统根据国家电价标准以及地区电价定价标准制定所述第一电价、第二电价和第三电价。

具体的，通过上调所述充电站的售电电价和购电电价，一方面通过上调售电电价提高用户电动汽车充电成本，受到价格上调影响，减少所述充电站的电动汽车流量，另一方面通过上调购电价格，调动空闲电动汽车车主出售电动汽车电能的积极性。

进一步的，所述电动汽车基于V2G协议向所述充电站供电时，通过埋设在该地区内的电缆传输，无需经过充电站和电网的配电变压器等电网设备，有效降低了电网设备的运行负荷，降低电网设备损坏的风险。

具体的，所述调度方法还包括：根据发电站远距离传输损耗计算所述充电站的基本用电负荷值；判断所述实时用电负荷值是否大于所述基本用电负荷值，若否，则通过储备电源满足充电站运行的用电需求。

所述基本用电负荷值的计算公式为：

P

其中，P

具体的，当所述实时用电负荷值小于所述基本用电负荷值，即所述充电站此时的用电负荷小于发电站远距离输电的损耗，通过储备电源满足所述充电站运行的用电需求，避免通过电网输电造成能源的耗费。

本发明提供了一种基于V2G微网系统的电动汽车配电网调度方法，所述调度方法通过在V2G微网系统，在充电站用电负荷过高时，基于V2G协议对微网系统内的电动汽车进行配电调度，有效减少充电站和电网的工作负荷，降低电网设备受损风险。

实施例二：

图3示出了本发明实施中基于V2G微网系统的电动汽车配电网调度装置示意图，所述基于V2G微网系统的电动汽车配电网调度装置包括：

第一计算模块10：主控系统根据地区历史用电数据计算充电站的第一用电负荷值。

具体的，所述主控系统根据所述充电站所在地区的地区用电历史数据，提取该地区日均用电负荷值；在所述地区历史用电数据中提取该地区单日用电负荷最大值；将所述单日用电负荷最大值与所述日均用电负荷值做差值处理，通过差值处理分析该地区电网运行过程中，电网设备日均工作负荷距离最大工作负荷的宽裕程度，将得到的差值处理结果设置为所述第一用电负荷值，当充电站的工作负荷大于所述第一用电负荷值，表示该地区的电网运行负荷增大到历史最大值，电网设备运行负担增大。

第二计算模块20：根据所述充电站内电动汽车的充电负荷，计算所述充电站实时用电负荷值。

具体的，所述主控系统监测接入所述充电站内充电桩的电动汽车的数量，根据所述充电站内每个电动汽车的充电功率汇总计算，得到所述充电站的实时用电负荷值。

第一判断模块30：判断所述实时用电负荷值是否大于所述第一用电负荷值。

具体的，将所述实时用电负荷值与所述第一用电负荷值进行比较，若所述实时用电负荷值小于所述第一用电负荷值，所述充电站进入常规运行模式50，若所述实时用电负荷值大于所述第一用电负荷值，将所述实时用电负荷值发送到所述第二判断模块进行对比分析。

第三计算模块40：主控系统根据所述充电站的配电变压器的负载计算第二用电负荷值。

具体的，根据所述充电站的配电变压器的负载能力计算所述第二用电负荷值。

进一步的，所述充电站的配电变压器的负载值设置为所述配电变压器负载能力的80％，确保充电站能够高效运行。

常规运行模块50：通过发电站供电满足所述充电站运行的用电负荷需求。

第二判断模块60：判断所述实时用电负荷值是否大于所述第二用电负荷值。

具体的，将所述实时用电负荷值与所述第二用电负荷值进行比较，若所述实时用电负荷值小于所述第二用电负荷值，所述充电站进入复合运行模式70，若所述实时用电负荷值大于所述第二用电负荷值，所述充电站进入调度运行模式80。

复合运行模块70：通过发电站供电结合储备电源供电满足所述充电站运行的用电负荷需求。

具体的，所述复合运行模式70为在通过发电站供电同时，启动储备电源分担一部分电动汽车的充电任务，从而减少电网运行的负荷。

调度运行模块80：所述主控系统查询接入所述V2G微网系统的电动汽车，并基于V2G协议进行配电调度。

具体的，在所述复合运行模式70基于V2G协议进行电动汽车的充放电调度，通过调度电量充足且处于空闲状态的电动汽车对充电站进行放电操作，减少充电站配电变压器和电网设备的负荷。

本发明实施例提供了一种基于V2G微网系统的电动汽车配电网调度装置，所述调度装置通过实时监控充电站的工作负荷，根据充电站的工作负荷调整充电站的供电模式，配合储备电源和V2G系统进行电动汽车的充放电调度，减少在充电站高峰用电时期的电网运行负荷，减少电网设备的工作负荷，降低电网设备受损的风险。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，ReadOnly Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁盘或光盘等。

另外，以上对本发明实施例所提供的一种基于V2G微网系统的电动汽车配电网调度方法及装置进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。