一种港口电动牵引车充换电调度方法技术

本发明专利技术公开一种港口电动牵引车充换电调度方法，属于电力系统运行和控制技术领域。本发明专利技术在作业任务开始时，分析电动牵引车电池初始荷电状态，确保车辆电池电量大于满足行驶需求的最小规定荷电量；在作业任务过程中，当出现有电动牵引车的电池的荷电状态小于满足行驶需求的最小规定荷电量时对相应电池优先换电，当一批电动牵引车的电量处在同一区间范围时，提前制定换电计划。本发明专利技术能够计算港口电动牵引车充换电的经济性，在保障车辆连续作业的前提下辅助港口方制定经济的作业时间计划，同时在港口负荷高峰时期可以添加储能回馈的高级应用。

【技术实现步骤摘要】
一种港口电动牵引车充换电调度方法
本专利技术涉及一种港口电动牵引车充换电调度方法，属于电力系统运行和控制

技术介绍
目前对于港口牵引车调度方法的研究很多，随着绿色港口的发展，牵引车电动化也逐步得到示范应用，但对于港口电动牵引车的充换电调度方法、充电经济性及其调峰应用的研究较少。由于港口的作业大多是长时间连续不断的，电动牵引车动力电池的电量是有限的，在完成一次任务的过程中锂电池要跟换多次，电池的荷电量和数量必须满足相应的行驶要求才能保证车辆的不间断作业，需要研究基于电动牵引车实时荷电状态监测的充换电调度方法。此外，电动牵引车的耗电量非常大，对于港口方来说是一笔不小的花费。而国内大多数港口采用分时电价，船舶在不同时刻进入港口，持续作业时间包含峰谷平三个时间段的长度会有所不同，电费也会不同，研究分时电价下的船舶进港和作业时间的经济性可以节省电费开支。最后，由于港口的主要负荷是起重装卸机械，冲击性短时峰值负荷出现的频率很高。如能够通过合理的调度办法实现电池充电非同时性，就能避免同时充电功率过大。另外，当港口配电网遇到短时用电高峰时，如能通过电动牵引车电池为港口提供功率支撑，就能降低峰值负荷，减少峰值功率对港口电气设备安全运行带来的影响。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是：根据现有技术不能满足上述对于港口电动牵引车的充换电调度方法、充电经济性及其调峰应用的需求的问题，提供一种港口电动牵引车充换电调度方法。该方法考虑经济性因素及港机设备不间断作业要求，对于完成不同时刻进入港口的船舶运载货物量的作业任务，制定电动牵引车合理的充换电调度计划，并在港口短时高峰负荷时通过电池回馈电网的电能辅助调峰。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案，包括以下内容：在作业任务开始时，分析电动牵引车电池初始荷电状态，确保车辆电池电量大于满足行驶需求的最小规定荷电量；在作业任务过程中，当出现有电动牵引车的电池的荷电状态小于满足行驶需求的最小规定荷电量时对相应电池优先换电，当一批电动牵引车的电量处在同一区间范围时，提前制定换电计划。上述技术方案的进一步特征在于，还包括计算不同时刻进入港口的船舶装卸作业过程中电动牵引车充电经济性步骤，所述计算不同时刻进入港口的船舶装卸作业过程中电动牵引车充电经济性步骤包括以下内容：以每天为周期、每半小时为时间间隔，计算不同时刻船舶进入港口作业所需充电费用，所述充电费用根据船舶在港时间的峰谷平区间用电量计算，根据充电费用辅助港口方制定作业计划。上述技术方案的进一步特征在于，还包括电池能量回馈电网的辅助调峰应用步骤，所述电池能量回馈电网的辅助调峰应用步骤包括以下内容：当港口配电网出现短时负荷尖峰时，将具备能量回馈条件的换电站电池变换其充电状态为上网状态。如果港口配电网功率缺额小于电池的最大回馈功率，优先选择荷电量最大的电池，否则结合港口需求卸载或减少港口辅助负载。本专利技术的有益效果在于：本专利技术对电池的初始状态、运行状态、换电状态以及运输时间段的峰谷平价进行跟踪，分析运行车辆电池的电量数据，对于可能造成批量换电的聚类数据进行调整，制定聚类数据的排队换电策略，尽量避免批量换电造成车辆延误，作业延迟。由于每艘船舶的货物装卸运输任务需要多辆电动牵引车，每辆车电池会换电多次，每次换电时间不同，备用电池充电时间不同，峰谷平电价区间不同，所以最终的充电费用不同。通过本专利技术提出的充换电策略，能够计算港口电动牵引车充换电的经济性，在保障车辆连续作业的前提下辅助港口方制定经济的作业时间计划，同时在港口负荷高峰时期可以添加储能回馈的高级应用。附图说明图1为基于港口电动牵引车实时荷电状态分析的调度流程图。图2为不同时刻进入港口船舶作业的用电费用计算流程图。图3为电动牵引车辅助港口配电网调峰策略流程图。具体实施方式下面参照附图，并结合具体实施例对本专利技术作进一步详细描述。实施例1：本实施例为一种港口电动牵引车充换电调度办法。具体而言，本实施例考虑了港口作业不间断性的要求，合理的制定调度方法，并对不同时间进入港口的船舶货物运输作业消耗的电能进行计算，按照分时电价计算出用电费用。本实施例将换电站充电控制系统与港口配电网实时运行监控系统紧密联系，开发出一个港口小型的B2G(Battery-to-grid)高级应用环境，即正常时刻由电网向电池充电，当配电网出现短时尖峰时，换电站电池可以改变充电状态，变为停止充电或上网供电状态，降低港口峰值负荷。不同时刻进入港口的船舶装卸作业过程中电动牵引车充换电调度方法及其经济性计算的主要流程如下：1、基于牵引车电池实时荷电状态的充换电调度方法如图1所示，设船舶进入港口为T时刻，港口方计划完成作业时刻为TP，△t为实时更换电池时刻与上一次更换电池时刻的时间间隔，作业任务开始时各电动牵引车电池的初始荷电状态分别为soc(1),soc(2),soc(3),......,soc(n)，n为电动牵引车的总数，则分析电动牵引车电池的初始荷电状态，确保每辆车电池电量大于满足基本行驶需求的最小规定荷电量，即满足下式：soc(i)＞socmin其中，socmin为满足基本行驶需求的最小规定荷电量，i为各电动牵引车的序号，soc(i)表示第i个电动牵引车电池的初始荷电状态。一般情况下，电池初始电量充足，能满足电池的持续多次充换电作业要求。随着电动牵引车进入运输队列正常运行，电量不停的消耗，出现实时荷电状态小于等于socmin的车辆的电池需要优先换电，换电时将电动牵引车中最小荷电状态的电池与换电站最大荷电量的电池进行调换，以此类推。另一方面，当出现同一批次的电量时，后续可能出现批量换电的情形，不利于港口作业，造成车辆延误、作业等待问题，所以需要根据电动牵引车的荷电状态值，当一批电动牵引车电池的电量处在同一区间范围时，提前制定换电计划，换取换电站最大荷电量电池。可将换电条件表示如下：其中，socr(i)表示第i个电动牵引车电池的实时荷电状态，z为设定的区间范围比例，socfull代表满荷电量，区间范围与处于这一区间的电池数量有关，一般区间值越高，处于这一区间的电池数量就越多，区间值越小，处于这一区间段的电池数量就越小，x代表处于这一区间的电动牵引车的总数。当港口方计划完成作业时刻TP到来后，就完成了作业任务，此时电池进行充电直至下一班作业任务到来。2、计算不同时刻进入港口的船舶装卸作业过程中电动牵引车充电经济性如果港口全部采用电动牵引车，配备的数量非常多，用电量会很大，其经济性不容忽视。目前中国大多港口遵循峰谷平电价，部分地区有尖峰电价，各地峰谷平时间段不同，导致船舶在港口停泊期间电动牵引车的充电费用不同。因此有必要对港口作业时电动牵引车充电的分时电价的经济性计算开展研究。设船舶进入港口时刻为T，离岗时间为Tn，根据港口的峰谷平电价的时间范围将此段划分为峰、谷、平三个时间段，即Tn-T＝T1+T2+T3其中，T1表示船舶在港时间处于港口负荷峰值时的时间总长，T2表示船舶在港时间处于港口负荷谷值时的时间总长，T3表示船舶在港时间处于港口负荷平值时的时间总长。分析充电系统采集的电力数据，划分峰谷平时段时间总长，统计充电电量分别为Q1、Q2和Q3，Q1表示T1内的充电电量，Q2表示T2内的充电电量，Q3表示T3内的充电电量，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种港口电动牵引车充换电调度方法，其特征在于，包括以下内容：在作业任务开始时，分析电动牵引车电池初始荷电状态，确保车辆电池电量大于满足行驶需求的最小规定荷电量；在作业任务过程中，当出现有电动牵引车的电池的荷电状态小于满足行驶需求的最小规定荷电量时对相应电池优先换电，当一批电动牵引车的电量处在同一区间范围时，提前制定换电计划。

【技术特征摘要】
1.一种港口电动牵引车充换电调度方法，其特征在于，包括以下内容：在作业任务开始时，分析电动牵引车电池初始荷电状态，确保车辆电池电量大于满足行驶需求的最小规定荷电量；在作业任务过程中，当出现有电动牵引车的电池的荷电状态小于满足行驶需求的最小规定荷电量时对相应电池优先换电，当一批电动牵引车的电量处在同一区间范围时，提前制定换电计划。2.根据权利要求1所述的港口电动牵引车充换电调度方法，其特征在于，还包括计算不同时刻进入港口的船舶装卸作业过程中电动牵引车充电经济性步骤，所述计算不同时刻进入港口的船舶装卸作业过程中电动牵引车充电经济性步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱金大，吕宏水，邓任任，杨冬梅，陈永华，武迪，何菊香，
申请(专利权)人：国家电网公司，南京南瑞集团公司，国网电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11