充电控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种充电控制方法及系统。其中，所述充电控制方法在实时有序充电模型中引入了预测的充电需求信息，从而在面对充电需求呈现峰谷变化或变压器容量不足时，能够降低充电站的充电成本，保证充电性能的稳定性，改善用户的充电体验。用户的充电体验。用户的充电体验。

【技术实现步骤摘要】
充电控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及电动汽车充电站的充电
，具体而言，本专利技术涉及一种充电控制方法及系统。

技术介绍

[0002]电动汽车充电站是电动汽车与电网互动的最基础层级，一个典型的电动汽车充电站如图1所示，在配电变压器下接有基础负荷和电动汽车的充电负荷。基础负荷的种类一般有居民负荷和工商业负荷等等，不同类型的负荷呈现不同的特征。电动汽车的充电负荷通常包括充电桩的充电功率。本文中有时候也将电动汽车充电站简称为充电站，将电动汽车简称为汽车或车辆。站内有序充电是指充电站运营商通过调度其所辖充电桩的充电功率，使整个充电站的运行达到最优。这里的最优包含多种情况。例如，在有分时电价(电价按时段划分，存在多种不同电价)的场景下，通常以运行成本最低或充电站利润最大为目标。又例如，在没有分时电价的场景下，以负荷的削峰填谷为目标。再例如，如果充电站接受上层的调度，则以最小化充电站内实际负荷曲线与上层指令曲线的差异为目标。
[0003]站内有序充电模型应考虑实时到达车辆的充电需求，当有新到达的电动汽车加入充电车辆序列时，需要重新计算所有车辆的充电策略。图2为一种站内实时有序充电的流程图，如图2所示，在每个时段i的开始，判断上一个时段内是否有新到达的电动汽车。如果有，以当前时间段和预计最后离站的那辆车的离站时段之间作为优化调度的时间范围。在这个时间范围内，根据有序充电的优化模型重新计算所有在站车辆的充电策略，并在当前时段执行一次。如果上一各时段没有新车接入，那么保持上一次的充电策略不变。图2所示流程中省略了当优化模型无解时对充电需求的舍弃，以及当充电桩占满时的排队等部分。
[0004]可以看出，图2所示流程是一个滚动优化的算法框架，因此优化模型的构建是整个实时有序充电策略的关键所在。在上述滚动优化的控制框架中，新的电动汽车到达时，会重新计算所有车的充电策略，并及时做出调整，上述未包含预测信息的实时有序充电的优化模型能够适应充电需求的变化不大的场景。但是如果某一时刻突然有大量的充电需求到达，则未包含预测信息的优化模型会导致较大的负荷波动。另一方面，如果配电变压器容量没有足够的裕量，在面对大量新增需求时，由于缺乏预测信息可能导致配变容量越线，或拒绝部分充电需求。
[0005]可以看出，现有技术的充电站的充电策略中，并没有充分考虑未来一段时间可能到达的车辆，因此，在面对充电需求呈现峰谷或变压器容量不足时难以保证充电性能的稳定性。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例要解决的技术问题是提供一种充电控制方法及系统，在实时有序充电模型中引入了预测的充电需求信息，从而在面对充电需求呈现峰谷变化或变压器容量不足时，能够降低充电站的充电成本，保证充电性能的稳定性，改善用户的充电体验。
[0007]为解决上述技术问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种充电控制方法，包括：
[0008]将充电站的工作时间划分为连续且互不重叠的多个时间段；
[0009]在当前时间段开始时，若上一个时间段内有新进站车辆，则根据站内所有待充车辆的预期离站时间，确定出以当前时间段的起始点为起始时间，以所有待充车辆中的最晚预期离站时间为结束时间的优化窗口；
[0010]求解充电模型，得到各个待充车辆在所述优化窗口内各个时间段的充电功率，作为更新后的充电策略，并利用所述更新后的充电策略对站内的待充车辆进行充电，其中，所述充电模型是基于所有站内待充车辆和在所述优化窗口内预测进站的车辆集群构建的。
[0011]可选的，若上一个时间段内没有新进站车辆，则继续延用上一个时间段的充电策略对待充车辆进行充电。
[0012]可选的，所述充电控制方法还包括：
[0013]收集每个进入充电站的车辆的充电需求信息，所述充电需求信息包括：到站时间、到站时的初始荷电状态、预期离站时间、离站时的预期荷电状态。
[0014]可选的，所述充电模型的构建，包括：
[0015]根据预测得到的在所述优化窗口内进站的车辆集群的充电总需求的上下界，生成针对预留充电总功率的第一约束条件，所述预留充电总功率是在所述优化窗口内的各个时间段为所述车辆集群预留的充电功率；
[0016]构建以所述预留充电总功率和每个待充车辆在所述优化窗口内各个时间段的充电功率为决策变量的目标函数，且包括所述第一约束条件在内的至少一个约束条件的充电模型。
[0017]可选的，所述车辆集群的充电总需求包括：所述车辆集群在所述优化窗口的每个时间段的充电总功率的上下界；以及，所述车辆集群在所述优化窗口的每个时间段截止时的已充总能量的上下界；
[0018]所述生成针对预留充电总功率的第一约束条件，包括：
[0019]将所述车辆集群在所述优化窗口内每个时间段的充电总功率的上下界，作为所述预留充电总功率的上下界，得到所述第一约束条件的一个约束式；
[0020]将所述车辆集群在所述优化窗口内任意时间段截止时的预留充电总能量，表示为所述预留充电总功率的函数，并根据所述车辆集群在所述优化窗口的每个时间段截止时的已充总能量的上下界，设置所述预留充电总能量的上下界，得到所述第一约束条件的另一个约束式。
[0021]可选的，所述至少一个约束条件还包括以下约束条件中的至少一个：
[0022]每个待充车辆在每个时间段内的充电功率大于或等于0，且小于或等于对应充电桩的额定功率；
[0023]每个待充车辆在预期离站时间前的充电能量大于或等于该待充车辆预期前的最低能量需求，不超过该待充车辆的电池容量与进站时的电池剩余能量的差值；
[0024]在任意时间段，基础负荷与所述充电站的充电负荷超出配电变压器的容量的概率小于或等于预设的显著性水平，所述充电负荷包括所有待充车辆的充电功率和所述预留充电总功率。
[0025]可选的，所述充电模型的求解，包括：
[0026]步骤a，在所述至少一个约束条件下，对所述充电模型进行求解；
[0027]步骤b，判断是否获得求解结果，在获得求解结果时进入步骤c，否则进入步骤d；
[0028]步骤c，根据求解结果，得到各个待充车辆在所述优化窗口内各个时间段的充电功率，作为更新后的充电策略；
[0029]步骤d，按照预设削减幅度，降低所述第一约束条件中所述预留充电总能量的下界，得到更新后的所述第一约束条件，返回所述步骤a。
[0030]可选的，在所述步骤d中，在得到更新后的所述第一约束条件后，进入步骤e；
[0031]步骤e，判断该下界相对于初始值的削减总幅度是否已超过预设门限，在超出所述预设门限时，进入步骤f，否则，返回所述步骤a；
[0032]步骤f，从上一个时间段内的新进站车辆中，剔除充电需求的苛刻程度最高的车辆，得到更新后的上一个时间段内的新进车辆，并将所述第一约束条件中所述预留充电总能量的下界恢复为初始值，返回步骤a。
[0033]可选的，所述充电需求的苛刻程度通过以下方式计算得到：
[0034]计算所述新进站车辆的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种充电控制方法，其特征在于，包括：将充电站的工作时间划分为连续且互不重叠的多个时间段；在当前时间段开始时，若上一个时间段内有新进站车辆，则根据站内所有待充车辆的预期离站时间，确定出以当前时间段的起始点为起始时间，以所有待充车辆中的最晚预期离站时间为结束时间的优化窗口；求解充电模型，得到各个待充车辆在所述优化窗口内各个时间段的充电功率，作为更新后的充电策略，并利用所述更新后的充电策略对站内的待充车辆进行充电，其中，所述充电模型是基于所有站内待充车辆和在所述优化窗口内预测进站的车辆集群构建的。2.如权利要求1所述的充电控制方法，其特征在于，若上一个时间段内没有新进站车辆，则继续延用上一个时间段的充电策略对待充车辆进行充电。3.如权利要求2所述的充电控制方法，其特征在于，还包括：收集每个进入充电站的车辆的充电需求信息，所述充电需求信息包括：到站时间、到站时的初始荷电状态、预期离站时间、离站时的预期荷电状态。4.如权利要求3所述的充电控制方法，其特征在于，所述充电模型的构建，包括：根据预测得到的在所述优化窗口内进站的车辆集群的充电总需求的上下界，生成针对预留充电总功率的第一约束条件，所述预留充电总功率是在所述优化窗口内的各个时间段为所述车辆集群预留的充电功率；构建以所述预留充电总功率和每个待充车辆在所述优化窗口内各个时间段的充电功率为决策变量的目标函数，且包括所述第一约束条件在内的至少一个约束条件的充电模型。5.如权利要求4所述的充电控制方法，其特征在于，所述车辆集群的充电总需求包括：所述车辆集群在所述优化窗口的每个时间段的充电总功率的上下界；以及，所述车辆集群在所述优化窗口的每个时间段截止时的已充总能量的上下界；所述生成针对预留充电总功率的第一约束条件，包括：将所述车辆集群在所述优化窗口内每个时间段的充电总功率的上下界，作为所述预留充电总功率的上下界，得到所述第一约束条件的一个约束式；将所述车辆集群在所述优化窗口内任意时间段截止时的预留充电总能量，表示为所述预留充电总功率的函数，并根据所述车辆集群在所述优化窗口的每个时间段截止时的已充总能量的上下界，设置所述预留充电总能量的上下界，得到所述第一约束条件的另一个约束式。6.如权利要求4所述的充电控制方法，其特征在于，所述至少一个约束条件还包括以下约束条件中的至少一个：每个待充车辆在每个时间段内的充电功率大于或等于0，且小于或等于对应充电桩的额定功率；每个待充车辆在预期离站时间前的充电能量大于或等于该待充车辆预期前的最低能量需求，不超过该待充车辆的电池容量与进站时的电池剩余能量的差值；
在任意时间段，基础负荷与所述充电站的充电负荷超出配电变压器的容量的概率小于或等于预设的显著性水平，所述充电负荷包括所有待充车辆的充电功率和所述预留充电总功率。7.如权利要求4所述的充电控制方法，其特征在于，所述充电模型的求解，包括：步骤a，在所述至少一个约束条件下，对所述充电模型进行求解；步骤b，判断是否获得求解结果，在获得求解结果时进入步骤c，否则进入步骤d；步骤c，根据求解结果，得到各个待充车辆在所述优化窗口内各个时间段的充电功率，作为更新后的充电策略；步骤d，按照预设削减幅度，降低所述第一约束条件中所述预留充电总能量的下界，得到更新后的所述第一约束条件，返回所述步骤a。8.如权利要求7所述的充电控制方法，其特征在于，在所述步骤d中，在得到更新后的所述第一约束条件后，进入步骤e；步骤e，判断该下界相对于初始值的削减总幅度是否已超过预设门限，在超出所述预设门限时，进入步骤f，否则，返回所述步骤a；步骤f，从上一个时间段内的新进站车辆中，剔除充电需求的苛刻程度最高的车辆，得到更新后的上一个时间段内的新进车辆，并将所述第一约束条件中所述预留充电总能量的下界恢复为初始值，返回步骤a。9.如权利要求8所述的充电控制方法，其特征在于，所述充电需求的苛刻程度通过以下方式计算得到：计算所述新进站车辆的预期荷电状态与初始荷电状态之间的荷电状态差值；以及，计算所述新进站车辆的预期离站时间与当前...

【专利技术属性】
技术研发人员：文艺林，胡泽春，单联柱，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：