The invention discloses a method for controlling the charging of the electric automobile group by controlling the dynamic dynamic capacity. It takes in the microgrid energy storage array as the core control object, construction of electric vehicle charging system group, the specific process is as follows: the administrator submitted charging request, the electric car charging group management module query network transformer residual capacity is insufficient, the increase in storage array power to discharge, start charging piles for charging power; reservation work after adequate on or open charging loop, open charging, fast charging and avoid a large number of vehicles and slow charge impact or continue to exceed the risk of transformer capacity; in the storage array power is insufficient to suspend charging. The invention can realize dynamic array with storage capacity, allowing the actual charging load is greater than the capacity of the transformer, the distribution network has been built to delay the rehabilitation of the place, the new premises distribution network investment saving and safety support; meet the traditional electricity and charging power demand, and participate in the regulation of service.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微型配电网
，具体涉及一种支持安全动态增容的电动汽车群充电微网控制方法。
技术介绍
在孤立运行的微型配电网中接入分布式风力、光伏发电单元，能提高用能环保性，解决过度依赖柴油发电带来的污染和成本高企的问题。但与此同时，用户面临发电出力间歇、电能质量不高的问题。通过加入储能单元能缓解上述问题，但容易因风、光发电量或储能容量不足、储能单元出现故障导致无法向用户可靠供电，频繁启动油电单元则与降低用电成本的目的相违背，同时环境污染问题也得不到彻底解决。在电网接入条件较好地区的配电网一般都具备连接输电网的能力，可经由配电网，利用远方电源的发电能力提高微型配电网用户的用电经济性、在配电网故障或电力供需失衡时实现功率支援、吸收配电网内过剩的电量。但国内输电网中传输电量的绝大部分仍来源于燃煤发电，碳排放量巨大。在大型输电网中高比例的接入可再生能源发电的技术尚不成熟，短期内难以实现，并不利于国家节能减排目标的早日实现。因发电机突然故障，风电、光伏间歇性发电等原因，电网供电的功率平衡容易受到破坏，传统电力负荷并不能及时响应这类功率调整需求，调节用电计划；当问题严重到一定程度时，就只能通过拉闸限电等方式中断负荷供电，给电力用户带来生产上的损失、生活上的不便。因电动汽车充电功率较传统负荷大，已有用电设施难以支撑较多电动汽车同时慢充，大功率充电的无序接入产生的较大冲击电流也容易损坏关键用电设备或导致保护设备误动，引起不必要的停电。当新建的大型商业中心、企事业单位或居民小区需要考虑无序的电动汽车充电行为时，为了确保配...
【技术保护点】
1、一种支持安全动态增容的电动汽车群充电微网控制方法，其特征在于，具体包括以下过程：使用时，当电动汽车充电用户将其电动汽车泊入充电头收纳点附近，且处于所述充电头收纳点内含抽拉式充电头及其导线的有效充电覆盖范围内时，用户既可以自助方式自行将可用的闲置充电头插入电动汽车，也可在管理员的帮助下进行。
【技术特征摘要】
1.一种支持安全动态增容的电动汽车群充电微网控制方法，其特征在于，具体包括以下过程：
使用时，当电动汽车充电用户将其电动汽车泊入充电头收纳点附近，且处于所述充电头收纳点内含抽拉式充电头及其导线的有效充电覆盖范围内时，用户既可以自助方式自行将可用的闲置充电头插入电动汽车，也可在管理员的帮助下进行。
2.充电头通过导线和充电线连接触点与充电调度矩阵相连，与所述充电调度矩阵相连的还包括各型充电桩。
3.所述充电调度矩阵分别包含m、n（m、n为正整数，m可不等于n）个充电头、桩接口，其内部针对任一充电头接口到任一充电桩接口的电路连接都串联有1个可从外部实施集中控制的开关设备，与所述信息总线保持联系，接受电动汽车群充电调度信号作为输入，以电动汽车群充电状态作为输出。
4.同时，所有直连交流充电桩直接连入低压交流网，而直流充电桩经由低压直流网与储能阵列连接，非直连交流充电桩与所述直流充电桩类似，经D/A转换单元及所述低压直流网与所述储能阵列连接。
5.随后，充电用户向管理员提出充电服务请求，包括但不限于停车位置、选用充电头类型、选用充电桩类型（包括但不限于快、中、慢速充电桩）、充入电量等信息；管理员通过能量监控与显示模块访问微网控制模块内的电动汽车群充电管理模块，填入上述信息。
6.所述电动汽车群充电管理模块接受所述能量监控与显示模块输入的充电服务请求，所述信息总线传入的电动汽车群充电状态、储能阵列状态信息、实际交换功率、交换功率定值为输入，以临时交换功率增量、电动汽车群充电调度信号为输出。
7.首先检查所选停车位置是否有可用充电头，如果找到可用充电头，则查询充电头编号；然后检查是否有充电用户所需类型的闲置充电桩，如果找到可用充电桩，则查询充电桩编号；如果未能找到可用充电头或可用充电桩，则通过所述能量监控与显示模块向管理员及充电用户告警提示充电服务不可用。
8.当既存在可用充电头，又存在可用充电桩时，在接通前首先检查已启动和准备启动的充电桩功率之和是否大于变压器最大通过容量和所述储能阵列最大放电功率之和，如果充电上限容量PCM与查询到的充电桩最大容量PCS之和并不大于PC与所述储能阵列最大放电功率PD之和，则进一步，确保充电调度矩阵在零电流下的电路通断操作：检查该充电桩充电功率定值是否为0；如果该定值并不为0，则设定该充电桩充电功率定值为0，并且记录所述充入电量的预设值。
9.当确保该充电桩充电功率定值为0后，在所述充电调度矩阵内建立上述充电头与充电桩的连接，即在所述充电调度矩阵内的功率输入端口中找到符合上述充电桩编号的端口，在所述充电调度矩阵内的功率输出端口中找到符合上述充电头编号的端口，并在所述充电调度矩阵内用导线自动将上述2个端口相连。
10.当确认充电头插入待充电的电动汽车后，将该充电桩标记为待启动状态，并暂时冻结其它充电桩的功率调节能力，使其它充电桩在待启动充电桩启动完成前不能向上调整各自的充电功率；否则继续等待充电头插入待充电的电动汽车。
11.如果充电上限容量PCM与该充电桩最大容量PCS之和大于PC与所述储能阵列最大放电功率PD之和，则通过所述能量监控与显示模块向管理员及充电用户告警提示充电容量已满。
12.当该充电桩被标记为待启动状态后，应根据其是否为直连交流充电桩（指直接接在400V或更低交流配电网上的充电桩）而采取不同的控制策略：
1）针对所述直连交流充电桩的控制策略：
由于充电桩及其它同时用电的网内电力负荷的最大功率可能大于微网交流变压器的最大通过容量PC（PC的取值应在所述交流变压器最大功率基础上考虑除充电负荷、直流网负荷以外的其它网内电力负荷的冲击电流的影响），因此应在所述直连交流充电桩启动前预留所述交流变压器的容量以防新增的充电电流冲击变压器，具体过程每过Δt的时间就循环运行1次，步骤如下：
1.1）若存在待启动的所述直连交流充电桩并且不存在正在启动过程的所述直连交流充电桩，计算出变压器闲置容量PTU为PC与变压器实测交换功率Pt之和；
1.1.1）如果PTU小于待启动充电桩最大功率PCS，则潜在冲击负荷PPP为PCS-PTU，储能阵列闲置放电容量PSU等于PD-PSCUR，其中PD为所述储能阵列最大放电功率，PSCUR为所述储能阵列当前放电功率；
1.1.1.1）如果储能阵列闲置放电容量不小于潜在冲击负荷PPP并且所述交流变压器交换功率定值PT不大于变压器最大通过容量PC和潜在冲击负荷PPP之和，即PSU≥PPP且PT≤PC+PPP，则临时交换功率增量PTA等于PPP，并暂停该充电桩对应量测数据向信息总线的上传，相应充电量测单元此时的功率应被视作0；
1.1.1.2）反之，如果储能阵列闲置放电容量大于潜在冲击负荷或所述交流变压器交换功率定值大于变压器最大通过容量和潜在冲击负荷之和，即PSU<PPP或PT>PC+PPP，则经由所述信息总线向所述能量监控与显示模块告警，提示储能或变压器容量不足，并从启动序列中移除该充电桩，将临时交换功率增量PTA设定为0；
1.1.2）如果所述储能阵列的闲置放电容量PTU不小于待启动充电桩最大功率PCS，则直接将临时交换功率增量PTA设定为0；
1.2）若存在待启动和任一正在启动过程的所述直连交流充电桩，对于该正在启动过程的所述直连交流充电桩：
1.2.1）考虑到功率调节过程的时间延迟，如果该充电桩尚未成功启动：
1.2.1.1）如果系统尚未对该充电桩发出启动指令，并且变压器交换功率定值与实测值相差很小，即QUOTE（为足够小正数），则立即发出启动指令；
1.2.1.2）如果系统已经对该充电桩发出启动指令，则进入步骤1.4；
1.2.2）如果该充电桩已经成功启动，则从启动序列中移除该充电桩，并将临时交换功率增量PTA设定为0，恢复该充电桩对应量测数据的上传；
1.3）若不存在待启动的所述直连交流充电桩，则进入步骤1.4；
1.4）本次循环结束。
13.当所述直连交流充电桩接收到上述过程产生的启动指令后，立即将该充电桩标记为正在充电状态，同时解除对其它充电桩向上调节功率能力的冻结，该充电桩即可按照预设程序开始给电动汽车充电；
2）针对非直连交流充电桩的控制策略：
如果待启动充电桩最大充电功率PCS不大于储能阵列闲置放电容量PSU，则累加PCS到充电上限容量PCM，将该充电桩标记为正在充电状态，同时解除对其它充电桩向上调节功率能力的冻结，该充电桩即可按照预设程序开始给电动汽车充电；如果待启动充电桩最大充电功率小于储能阵列闲置放电容量，则经由所述信息总线向所述能量监控与显示模块告警，提示储能容量不足。
14.如果通过充电，所述直连交流充电桩或非直连交流充电桩达到充入电量预设值或充电头等待拔出，则首先设定该充电桩的充电功率为0，然后在充电调度矩阵内中断涉及充电头与充电桩的连接，并标记充电头、桩为闲置状态，最后从总的充电上限容量中减去该充电桩的最大充电容量PCS。
15.所述能量监控与显示模块将由所述充电量测单元获得的充电桩充电功率信息、由各微网控制模块的所述充电调度矩阵传入的所述电动汽车群充电状态、时钟信号与外部的计费系统相连，即可实现充电费计价功能。
16.为支撑电动汽车充电等多种同时用电需求而设计构建的储配一体化设计微网（以下简称微网），通过闭合连接中压和低压交流网的断路开关，处于低压（特指380-420V）部分的微网可以实现联网运行；反之所述微网进入孤网运行。
17.当处于联网运行状态时，如果闭合公共连接点处的断路开关，使联网运行的所述微网再通过中压（特指10kV）交流网与外界输电网及电源（以下简称为外网电源）相连接，则所述微网进入并网运行状态。
18.本发明所述控制方法主要利用微网控制模块内新加入的负荷预测模块的信息，根据并网运行状态时对所述微网用电功率的调节需求，优化储能充、放电过程，构成新的并网运行控制策略。
19.为控制上述并网、联网或孤网运行状态下的微网，按照“就近互济、并网功率可控、风光储油依次调度”为目标实施全网有功平衡控制策略，将所述相连微网群的功率平衡需求实时分配到每个分布式发电元件。
20.能量管理模块负责所述相连微网群的并网功率控制、有功功率互济及所述中压交流网的监控和保护，同时管理员通过其中的能量监控与显示模块观察全网运行情况，发出调度和控制指令，通过拓扑控制模块实现对全网断路开关的控制。
21.每过Δt的时间间隔，通过能量管理模块中网控信息模块收集所述时钟信号、所述外网发电功率信息、所述相连微网群中各微网发电、用电功率信息、微网负荷预测信息、储能阵列状态信息、电动汽车群充电状态以及网络拓扑信息。
22.上述信息通过能量监控与显示模块以数字和图形的方式向管理员展示。
23.管理员也可通过所述能量监控与显示模块查询或设定充电头、桩状态，所述充电调度矩阵内部充电头、桩的连接，以及输入分阶段用电计划，包括调度周期内多个计划跟踪期的起止时间、计划期内用电功率曲线（以下简称为用电计划曲线，其值用PREG表示，为保证交流变压器功率不超过最大通过容量PC，PREG应在-PC到PC范围变动）的信息。
24.给出用电功率曲线的方法包括但不限于下述方法：限制最大用电功率；在负荷预测或实测曲线基础上变动一个固定（或固定比例）的数值，或该数值由额外的动态数据源给出；限制负荷预测或实测曲线变动时斜率的最大或最小值；要求维持设定功率一段时间，或要求一段时间内跟踪设定曲线，或要求中断供电一段时间。
25.相邻2个计划跟踪期之间需由1个电量调节期分隔；所述分阶段用电计划一般以1个电量调节期始，需为每个所述微网分别指定各自的分阶段用电计划。
26.所述分阶段用电计划需先通过用电计划管理模块内的储能充放电优化模块转换为全时段用电计划方能用于功率调度。
27.所述储能充放电优化模块按照如下规则计算得出所述微网的全时段用电计划：
1）读取所述分阶段用电计划；
2）求取所述微网内储能阵列在所述计划跟踪期到来前需具备的电量上、下限值，按如下步骤计算：
2.1）对其中每个计划跟踪期设定（下列以符号i表示枚举到的计划跟踪期），在所述计划跟踪期起止时段内，对管理员设定的阶段用电计划曲线PREG和负荷预测曲线PLFOR之差关于时间作积分计算，即QUOTE，其中ti1、ti2分别表示第i个计划跟踪期的起、止时刻。
28.2.2）如果QUOTE大于0，即如果负荷预测准确并忽略损耗，该计划跟踪期将使储能阵列充入QUOTE的电量，则设定该计划跟踪期的阶段电量上限EUi为EC-EINTi，即在该计划跟踪期起始时刻不可使所述储能阵列的荷电量（SOC）超过EUi；
2.3）如果EINTi不大于0，即如果负荷预测准确并忽略损耗，该计划跟踪期将使储能阵列放出QUOTE的电量，则设定该计划跟踪期的阶段电量下限EDi为-EINTi，即在该计划跟踪期起始时刻不可使所述储能阵列的荷电量（SOC）低于EDi；
3）以储能阵列阶段调整量最小为目标，计算各个电量调整期所述储能阵列的初始阶段电量调整量，第1轮按照时间从前往后的顺序计算各个电量调整期的调整量：
3.1）从所述储能阵列的当前工况开始，将计算电量ECAL设置为储能阵列的当前电量值ECUR；
3.2）对所述分阶段用电计划内每个电量调节期设定（下列以符号i表示枚举到的电量调节期），确定阶段电量的变动范围：
3.2.1）如果紧接该电量调节期的计划跟踪期已设置阶段电量上限EUi，则阶段电量变动范围REi为[EMIN,EUi-EBAK]，其中EMIN为避免过度放电影响电池组寿命而为所述储能阵列设置的最小电量阈值，EBAK为管理员在考虑负荷预测误差、风光发电量、损耗等因素后为所述储能阵列留存的备用电量（或备用电量存储空间）；
3.2.2）如果该计划跟踪期已设置阶段电量下限EDi，则阶段电量变动范围REi为[EDi+EBAK,EC]，其中EC为所述储能阵列的最大可容纳电量；
3.2.3）通过比较计算电量ECAL与阶段电量变动范围REi的相对位置关系，找出REi范围内距ECAL最近的点作为阶段计划调整量ESCHi，具体步骤如下：
3.2.3.1）如果计算电量ECAL比阶段电量变动范围REi的最大值还大，则阶段计划调整量设置为REi的最大值；
3.2.3.2）如果计算电量ECAL比阶段电量变动范围REi的最小值还小，则阶段计划调整量设置为REi的最小值；
3.2.3.3）如果计算电量ECAL在阶段电量变动范围REi内，则阶段计划调整量设置为ECAL；
3.2.4）所述储能阵列的最大充、放电功率限制可能导致实际可供调整量不足，不足部分记为待调节电量EDIFi，具体步骤如下：
3.2.4.1）如果该电量调节期内电量调节所需的平均功率满足所述储能阵列的最大充、放电功率限制要求，即QUOTE，其中PR为所述储能阵列的最大可用充电总功率（已充满的储能阵列功率应计为0），PD为所述储能阵列的最大可用放电总功率（放电仅剩EMIN的储能阵列功率应计为0）,QUOTE为该电量调节期的时长，则待调节电量为0；
3.2.4.2）如果该电量调节期内电量调节所需的平均功率不满足所述储能阵列的最大充、放电功率限制要求，且比最大放电功率还大，即QUOTE，则EDIFi=QUOTE；
3.2.4.3）如果该电量调节期内电量调节所需的平均功率不满足所述储能阵列的最大充、放电功率限制要求，且比最大充电功率的相反数还小，即QUOTE，则EDIFi=QUOTE；
3.2.5）将计算电量ECAL设置为ESCHi；
3.2.6）如果枚举尚未结束，返回步骤3.2；否则结束本轮计算；
4）将第1轮计算所得待调节电量按照时间从后往前的顺序重新分配，以消除待调节电量，第2轮计算的具体步骤如下：
4.1）从最后1个电量调节期开始，按逐一递减（i-1）方向枚举，枚举操作的第1次迭代时i=NQR，辅助变量ERM=0。
29.其中NQR为电量调节期总数，符号i表示枚举到的电量调节期：
4.1.1）如果该电量调节期的待调节电量为0，进入步骤4.1.5；
4.1.2）如果该电量调节期的待调节电量不为0，则第i-1个电量调整期的临时调整量ETMP设置为ESCH(i-1)+EDIFi；如果ETMP超出阶段电量变动范围RE(i-1)，则以最小调整量ERM将ETMP限制在RE(i-1)内；
4.1.3）给出第i-1个调整期的电量起点：
4.1.3.1）如果i大于2，则计算电量ECAL=ESCH(i-2)+EINT(i-2)；
4.1.3.2）如果i不大于2，则计算电量ECAL=ECUR；
4.1.4）尝试将第i个电量调节期的待调节电量转移给第i-1个电量调节期，利用前面多段电量调节期的调节空间渐次消化待调节电量：
4.1.4.1）如果第i-1个电量调节期内电量调节所需的平均功率满足所述储能阵列的最大充、放电功率限制要求，即QUOTE，则进入步骤4.1.5；
4.1.4.2）如果第i-1个电量调节期内电量调节所需的平均功率不满足所述储能阵列的最大充、放电功率限制要求，且比最大放电功率还大，即QUOTE，则EDIF(i-1)=EDIF(i-1)QUOTE，并进入步骤4.1.5；
4.1.4.3）如果该电量调节期内电量调节所需的平均功率不满足所述储能阵列的最大充、放电功率限制要求，且比最大充电功率的相反数还小，即QUOTE，则EDIF(i-1)=QUOTE，并进入步骤4.1.5；
4.1.5）将第i-1个电量调节期的阶段计划调整量ESCH(i-1)设置为ETMP,将第i个电量调节期的待调节电量EDIFi和辅助变量QUOTE均设为0，如果i>1，进入枚举的下一迭代步，返回步骤4.1；否则结束本轮计算；
5）根据以上结果形成所述全时段用电计划：
5.1）如果不存在待调节电量不为0的电量调节期，则对于各个电量调节期，采用包括但不限于下述线性调节方法，自动生成所述储能阵列的阶段起始电量至阶段计划调整量所需的功率曲线：
5.1.1）从所述储能阵列的当前工况开始，将计算电量ECAL设置为储能阵列的当前电量值ECUR；
5.1.2）对每个电量调节期（下列以符号i表示枚举到的电量调节期）：
5.1.2.1）计算阶段起始电量至阶段计划调整量所需的最短时间tSCHi：如果ECAL大于ESCHi，则tSCHi=(ECAL-ESCHi)/PD，P=-PD；如果ECAL不大于ESCHi，则tSCHi=(ESCHi-ECAL)/PR，P=PR；
5.1.2.2）该电量调节期的所述储能阵列的充、放电功率曲线PS为时间-功率平面上由(tSTi,P)、(tSTi+tSCHi,P)、(tSTi+tSCHi,0)、(tEDi,0)构成的4点连线；因此，该电量调节期的阶段用电计划线PREG为PS与同一时段的负荷预测线PLFOR之和...
【专利技术属性】
技术研发人员：樊朝晖，李庄，彭旭华，张婧，
申请(专利权)人：樊朝晖，李庄，彭旭华，张婧，
类型：发明
国别省市：重庆;50
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