一种电动汽车充电负荷分配方法

技术领域

本发明涉及电动汽车智能控制技术领域，尤其涉及一种电动汽车充电负荷分配方法。

背景技术

能源危机的产生和电动汽车各项技术的发展促进了电动汽车的大规模推广，如今，各国均加大力度对电动汽车进行政策支持，可以预计，未来将有大量电动汽车接入电网。大规模电动汽车接入电网以后，电动汽车引发的经济效益问题和其对电力系统规划运行所产生的影响不容忽视。

如果对电动汽车用户充电行为不加以引导与控制，电动汽车无序充电会对电网原有负荷造成“峰上加峰”的结果，影响电网安全稳定运行，并且对经济效益也产生不利影响。因此有必要掌握电动汽车使用规律，实现对电动汽车群集中充电负荷进行控制。

然而，大规模电动汽车的有序充电是通过每一个电动汽车个体的充电行为聚合后形成的群体策略，在制定电动汽车整体充电策略时，需要进一步研究如何将该群体策略向下延伸分配至每个个体，并充分考虑个体的自身条件和意愿，体现充电策略的公平性和合理性。

目前，国内外对电动汽车有序充电研究主要集中在汽车集中充电控制，如何将区域电网层面的充电策略结果分解至每辆电动汽车上的研究涉及较少。因此，如何将大规模电动汽车有序充电控制需求在充分考虑每辆电动汽车充电个体需求和用户意愿的基础上进行合理分配是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提出一种电动汽车充电负荷分配方法，以将大规模电动汽车有序充电控制需求进行合理分配。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种电动汽车充电负荷分配方法，包括：

步骤S1，根据输入的分配电动汽车充电负荷的原始数据，以设定间隔将一天划分为多个时间段，得到每个时段的历史充电功率；

步骤S2，根据采集的电动汽车数据以及用户输入的设定数据确定电动汽车的充电优先级；

步骤S3当前时段电网无调度需求时，所有电动汽车接入电网充电，否则转入步骤S4；

步骤S4，遍历每辆电动汽车用户的信息，如果用户不愿意接受调度，电动汽车接入系统时立即开始充电，否则转入步骤S5；

步骤S5，如果电动汽车的当前时段电池容量已达到电池总容量，电动汽车不再参与优化流程，否则进行步骤S6；

步骤S6，如果当前时段判断为电动汽车必须充电时间，则立即充电，否则进入步骤S7；

步骤S7，如果没有需要分配的充电安排，则进入下一时段，否则进入步骤S8；

步骤S8，基于剩余的电动汽车，建立充电负荷分配的数学模型，并输出结果。

进一步地，所述步骤S1具体是以15分钟的间隔将一天划分为96个时间段。

进一步地，所述步骤S2中，所述采集的电动汽车数据包括电动汽车当前荷电状态下所能行使的里程和历史出行里程；所述用户输入的设定数据包括是否愿意参加调度计划、电动汽车预期停留时间、期望达到的电动汽车充电后电量和第二天计划行程。

进一步地，所述步骤S6具体为：若t

进一步地，所述步骤S8中数学模型以最小化电动汽车充电次数作为目标函数，以满足每个时段充电负荷安排为约束条件，具体表示为：

约束条件为：

其中，n

进一步地，第n辆电动汽车的充电优先级ω

如果用户设置了第二天的行驶里程，则ω

否则：

其中，L

本发明实施例的有益效果在于：本发明以电动汽车用户的里程焦虑为前提，将每辆电动汽车电池充电次数最少作为目标，利用电动汽车的历史出行里程和电池实时状态确定电动汽车充电的加权系数，将电动汽车群充电安排分解至每一辆电动汽车，体现了大规模电动汽车有序充电策略的合理性和公平性；在完成充电要求的同时，可以减少电动汽车充电启停次数，维持电池使用寿命；在尊重电动汽车用户自主响应的情况下，将每个时段充电负荷分配策略与电动汽车固有参数和用电特性紧密联系，可以对电动汽车有序充电负荷进行合理调控。

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，显而易见地，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他的附图。

图1为本发明实施例一种电动汽车充电负荷分配方法的流程示意图。

图2为无序充电、有序充电时电网总负荷及非柔性负荷曲线示意图。

图3为是否考虑充电次数情况下电动汽车充电次数示意图。

图4为优化前后两种充电模式下不同时段充电汽车数量示意图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。

请参照图1所示，本发明实施例提供一种电动汽车充电负荷分配方法，包括：

步骤S1，根据输入的分配电动汽车充电负荷的原始数据，以设定间隔将一天划分为多个时间段，得到每个时段的历史充电功率；

步骤S2，根据采集的电动汽车数据以及用户输入的设定数据确定电动汽车的充电优先级；

步骤S3当前时段电网无调度需求时，所有电动汽车接入电网充电，否则转入步骤S4；

步骤S4，遍历每辆电动汽车用户的信息，如果用户不愿意接受调度，电动汽车接入系统时立即开始充电，否则转入步骤S5；

步骤S5，如果电动汽车的当前时段电池容量已达到电池总容量，电动汽车不再参与优化流程，否则进行步骤S6；

步骤S6，如果当前时段判断为电动汽车必须充电时间，则立即充电，否则进入步骤S7；

步骤S7，如果没有需要分配的充电安排，则进入下一时段，否则进入步骤S8；

步骤S8，基于剩余的电动汽车，建立充电负荷分配的数学模型，并输出结果。

具体地，步骤S1具体是以15分钟的间隔将一天划分为96个时间段。

步骤S2中，所述采集的电动汽车数据包括电动汽车当前荷电状态下所能行使的里程和历史出行里程；所述用户输入的设定数据包括是否愿意参加调度计划、电动汽车预期停留时间、期望达到的电动汽车充电后电量和第二天计划行程。

步骤S6具体为若t

步骤S8中数学模型以最小化电动汽车充电次数作为目标函数，以满足每个时段充电负荷安排为约束条件，具体表示为：

约束条件为：

其中，n

第n辆电动汽车的充电优先级ω

如果用户设置了第二天的行驶里程，则ω

否则：

其中，L

本发明首先根据负荷特征以及电动汽车使用情况，制定电动汽车总体有序充电计划；进而，综合考虑每个用户意愿以及里程焦虑度，将充电负荷公平合理的安排至每辆电动汽车。

本发明实施例基于用户意愿和出行规律进行电动汽车充电负荷分配，包括将一天时间分为96个时间段，即时间间隔为15min，根据历史常规数据，采用已有方法预测当日96点常规负荷数据和电动汽车接入电网的情况，由电力公司对其进行在线实时优化，制定电动汽车整体有序充电计划，得到每个时段的理想充电功率。采集电动汽车数据和用户输入相关设定，电动汽车数据包括电动汽车当前荷电状态下可以行使的里程和历史出行里程；用户输入相关设定，包括是否愿意参加调度计划、电动汽车预期停留时间、期望达到的电动汽车最终荷电状态和第二天计划行程。

以居民区用户使用的电动汽车为对象，假设小区拥有780住户，每户居民都拥有一辆汽车，其中电动汽车共有100辆，电动汽车渗透率为12.8％；用电高峰时期，平均每户居民用电4kW，即居民总负荷最高峰为3120kW；10％电动汽车用户不愿意接受电动汽车充电调度，在愿意接受电动汽车调度的用户中，约5％的用户设置了第二天出行里程；采用常规充电模式对电动汽车进行充电，并且充电过程中充电功率保持不变，充电功率为7kW，每辆电动汽车每天充电一次；利用蒙特卡洛方法，随机产生多个所需的电动汽车充电数据，具体数据如表1所示。

表1电动汽车充电数据设定

设该区域电力系统层面的充电安排已知，电动汽车有序充电负荷如图2所示，可见所提电动汽车充电负荷分配方法有效减少了电网负荷曲线峰谷差，起到了良好调控作用。由图3可知，调控下电动汽车充电数量显著减少，在满足电网调控需求的同时保护了EV电池寿命。由图4可知，所提负荷分配策略利用了电动汽车充电的时间弹性，将充电时段从其他用电负荷较多的夜晚时段转移到其他用电负荷较少的凌晨时段，有利于电网削峰填谷。

充电负荷分配数学模型以最小化电动汽车充电次数作为目标函数，以满足每个时段充电负荷安排为约束条件。利用电动汽车的历史出行里程和电池实时状态确定加权系数：历史出行里程较长的电动汽车优先充电，如果用户设置了第二天的行驶里程，则参考用户设置，用户设置的里程越长，则充电优先级越高；当前电池所剩容量越小，则充电优先级越高。最后，输出所有参加调度的电动汽车在是否考虑充电次数情况下的充电次数以及无序和有序充电模式下不同时段充电电动汽车数量对比。

通过上述说明可知，本发明实施例的有益效果在于：本发明以电动汽车用户的里程焦虑(即当前车辆荷电量和用户参与调控的意愿)为前提，将每辆电动汽车电池充电次数最少作为目标，利用电动汽车的历史出行里程和电池实时状态确定电动汽车充电的加权系数，将电动汽车群充电安排分解至每一辆电动汽车，体现了大规模电动汽车有序充电策略的合理性和公平性。在完成充电要求的同时，可以减少电动汽车充电启停次数，维持电池使用寿命；在尊重电动汽车用户自主响应的情况下，将每个时段充电负荷分配策略与电动汽车固有参数和用电特性紧密联系，可以对电动汽车有序充电负荷进行合理调控。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。