專利名稱：電動汽車有序充電控制方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能源管理領(lǐng)域，尤其涉及一種電動汽車有序充電控制方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電動汽車的功率和能量需求由電動汽車市場規(guī)模、行駛特性、用戶的充電行為、動 力電池的容量和性能、充電設(shè)施模式和布局等多個因素共同決定，在時間和空間上都將呈 現(xiàn)出一定的隨機(jī)性。電動汽車充電需求的時間以及地域分布決定了電網(wǎng)可承受的電動汽車 規(guī)模。根據(jù)人們的出行習(xí)慣，電動汽車的充電將在時間和地域上出現(xiàn)相對集中的情況。若 未加引導(dǎo)，電動汽車的充電負(fù)荷可能使電網(wǎng)最大負(fù)荷發(fā)生較大增長，加大峰谷差率，降低電 網(wǎng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。對于局部電網(wǎng)，集中的充電，還將引起線路、變壓器負(fù)載率升高，可靠 性下降，甚至過載，造成停電事故。電動汽車的充電負(fù)荷屬于能量需求型負(fù)荷，即電網(wǎng)要向電動汽車提供其行駛所需 要的能量，而在對其功率供給上存在一定的靈活性。在電池從電動汽車的需求特性上來看， 采用對電動汽車進(jìn)行有序充電控制則是對電動汽車的能源使用進(jìn)行管理的有效途徑。但目 前有序充電仍沒有明確的控制結(jié)構(gòu)和方法，而同時滿足電動汽車用戶的充電需求和電網(wǎng)的 運(yùn)行限制是實(shí)現(xiàn)有序充電的難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種電動汽車有序充電控制方法及系統(tǒng)，能夠較好地協(xié)調(diào)電 網(wǎng)負(fù)載與電動汽車的能源需求。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種電動汽車有序充電控制方法，包括站級管理設(shè)備根據(jù)歷史數(shù)據(jù)或當(dāng)前電動汽車的充電需求統(tǒng)計(jì)，計(jì)算下一時段的電 動汽車充電負(fù)荷預(yù)測結(jié)果；所述站級管理設(shè)備將所述電動汽車充電負(fù)荷預(yù)測結(jié)果上傳到電網(wǎng)管理中心；所述電網(wǎng)管理中心根據(jù)當(dāng)前時段的電動汽車充電負(fù)荷預(yù)測結(jié)果和實(shí)時運(yùn)行狀態(tài) 計(jì)算電網(wǎng)可用功率，并向所述站級管理設(shè)備發(fā)出電網(wǎng)可用功率指令；所述站級管理設(shè)備對所述電網(wǎng)可用功率指令中的允許最大可用充電功率與當(dāng)前 時段的充電功率需求進(jìn)行比較，如果所述允許最大可用充電功率小于當(dāng)前時段的充電功率 需求，則調(diào)用協(xié)調(diào)控制策略對電動汽車的充電需求進(jìn)行協(xié)調(diào)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種電動汽車有序充電控制系統(tǒng)，包括站級管理設(shè)備，用于根據(jù)歷史數(shù)據(jù)或當(dāng)前電動汽車的充電需求統(tǒng)計(jì)，計(jì)算下一時 段的電動汽車充電負(fù)荷預(yù)測結(jié)果，并上報所述電動汽車充電負(fù)荷預(yù)測結(jié)果，以及根據(jù)接收 的電網(wǎng)可用功率指令中的允許最大可用充電功率與當(dāng)前時段的充電功率需求進(jìn)行比較，如 果所述允許最大可用充電功率小于當(dāng)前時段的充電功率需求，則調(diào)用協(xié)調(diào)控制策略對電動 汽車的充電需求進(jìn)行協(xié)調(diào)；電網(wǎng)管理中心，用于根據(jù)當(dāng)前時段的電動汽車充電負(fù)荷預(yù)測結(jié)果和實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)計(jì)算電網(wǎng)可用功率，并下發(fā)電網(wǎng)可用功率指令。基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明電網(wǎng)管理中心根據(jù)站級管理設(shè)備上報的充電負(fù)荷預(yù)測 結(jié)果，根據(jù)電網(wǎng)自身運(yùn)行情況對充換電站的允許功率進(jìn)行合理限制，避免充換電站的功率 需求對電網(wǎng)造成沖擊，并且較好地協(xié)調(diào)電網(wǎng)負(fù)載與電動汽車的能源需求。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā) 明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1為本發(fā)明電動汽車有序充電控制系統(tǒng)的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明電動汽車有序充電控制方法的一實(shí)施例的流程示意圖。圖3為本發(fā)明電動汽車有序充電控制方法實(shí)施例中歷史數(shù)據(jù)的充電負(fù)荷曲線圖。圖4為本發(fā)明電動汽車有序充電控制系統(tǒng)另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。有序充電屬于智能電網(wǎng)技術(shù)的范疇，需要建立電動汽車與電網(wǎng)之間的信息聯(lián)系， 形成電網(wǎng)針對電動汽車的能量管理體系。圖1為本發(fā)明電動汽車有序充電控制系統(tǒng)的一實(shí) 施例的結(jié)構(gòu)示意圖。在本實(shí)施例中，電動汽車有序充電控制系統(tǒng)包括電網(wǎng)管理中心和站級 管理設(shè)備，在站級管理設(shè)備對充電設(shè)施進(jìn)行管理。從邏輯結(jié)構(gòu)上看，可將電動汽車有序充電控制系統(tǒng)劃分為三層，其中電網(wǎng)管理中 心屬于電網(wǎng)管理層1，站級管理設(shè)備屬于站級管理層2，充電設(shè)施屬于終端設(shè)備層3。其中， 電網(wǎng)管理層1的電網(wǎng)管理中心根據(jù)站級管理層2的站級管理設(shè)備上報的當(dāng)前時段的電動汽 車充電負(fù)荷預(yù)測結(jié)果和實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)計(jì)算電網(wǎng)可用功率，并下發(fā)電網(wǎng)可用功率指令。電網(wǎng) 管理層具備與站級管理層之間的交互接口。站級管理層集合接入同一臺配電變壓器、同一條線路乃至同一供電區(qū)域的電動汽 車，接受電網(wǎng)的協(xié)調(diào)各電動汽車的充電需求。站級管理設(shè)備2可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)或當(dāng)前電 動汽車的充電需求統(tǒng)計(jì)，計(jì)算下一時段的電動汽車充電負(fù)荷預(yù)測結(jié)果，并向電網(wǎng)管理中心 上報電動汽車充電負(fù)荷預(yù)測結(jié)果。站級管理設(shè)備可根據(jù)從電網(wǎng)管理中心接收的電網(wǎng)可用功 率指令中的允許最大可用充電功率與當(dāng)前時段的充電功率需求進(jìn)行比較，如果允許最大可 用充電功率小于當(dāng)前時段的充電功率需求，則調(diào)用協(xié)調(diào)控制策略對電動汽車的充電需求進(jìn) 行協(xié)調(diào)。終端設(shè)備層3的充電設(shè)施可以采集電動汽車的充電信息及相關(guān)信息，并向站級管 理設(shè)備上傳，以及根據(jù)接收到的站級管理設(shè)備下發(fā)的指令改變供電輸出，對充電過程進(jìn)行 控制。如圖2所示，為本發(fā)明電動汽車有序充電控制方法的一實(shí)施例的流程示意圖。本 實(shí)施例的有序充電控制是基于電動汽車的負(fù)荷預(yù)測而實(shí)現(xiàn)的，具體步驟包括步驟101、站級管理設(shè)備根據(jù)歷史數(shù)據(jù)或當(dāng)前電動汽車的充電需求統(tǒng)計(jì)，計(jì)算下一 時段的電動汽車充電負(fù)荷預(yù)測結(jié)果；步驟102、站級管理設(shè)備將所述電動汽車充電負(fù)荷預(yù)測結(jié)果上傳到電網(wǎng)管理中心；步驟103、電網(wǎng)管理中心根據(jù)當(dāng)前時段的電動汽車充電負(fù)荷預(yù)測結(jié)果和實(shí)時運(yùn)行 狀態(tài)計(jì)算電網(wǎng)可用功率，并向所述站級管理設(shè)備發(fā)出電網(wǎng)可用功率指令；步驟104、站級管理設(shè)備對所述電網(wǎng)可用功率指令中的允許最大可用充電功率與 當(dāng)前時段的充電功率需求進(jìn)行比較，如果所述允許最大可用充電功率小于當(dāng)前時段的充電 功率需求，則執(zhí)行步驟105，否則結(jié)束操作；步驟105、站級管理設(shè)備調(diào)用協(xié)調(diào)控制策略對電動汽車的充電需求進(jìn)行協(xié)調(diào)。在本實(shí)施例中，站級管理設(shè)備計(jì)算下一時段的電動汽車充電負(fù)荷預(yù)測結(jié)果，并將 該預(yù)測結(jié)果提供給電網(wǎng)管理中心，以便電網(wǎng)管理中心根據(jù)當(dāng)前時段的預(yù)測結(jié)果以及實(shí)時運(yùn) 行狀態(tài)來進(jìn)行全網(wǎng)的統(tǒng)一電網(wǎng)可用功率調(diào)配，并向具體的站級管理設(shè)備發(fā)出電網(wǎng)可用功率 指令。站級管理設(shè)備在根據(jù)該電網(wǎng)可用功率指令具體分配站內(nèi)電動汽車的充電功率。電網(wǎng) 管理中心通過與站級管理設(shè)備之間的交互，可確保根據(jù)電網(wǎng)自身運(yùn)行情況對充換電站的允 許功率進(jìn)行合理限制，避免充換電站的功率需求對電網(wǎng)造成沖擊，并且較好地協(xié)調(diào)電網(wǎng)負(fù) 載與電動汽車的能源需求。電網(wǎng)管理中心要想下達(dá)符合實(shí)際的電網(wǎng)可用功率指令，就需要考慮電動汽車的整 體負(fù)荷需求以及電網(wǎng)中可調(diào)控的容量，而電動汽車的整體負(fù)荷需求需要靠站級管理層對電 動汽車的負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測。電動汽車的負(fù)荷預(yù)測需要考慮充換電站的用電負(fù)荷，還要考慮到各種外部因素 (例如經(jīng)濟(jì)、氣候、道路狀況、節(jié)假日等)所影響的充換電需求。預(yù)測過程可以基本分為以下 幾個階段1、歷史數(shù)據(jù)收集。歷史數(shù)據(jù)包括當(dāng)前時段以前的影響駕駛出行的外部數(shù)據(jù)和相關(guān) 的充電負(fù)荷數(shù)據(jù)。這里的外部數(shù)據(jù)可以包括平均消費(fèi)水平、天氣類型、日平均溫度、道路狀 況、節(jié)假日中的一種或多種，但不限定于這幾種外部數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)際情況還可以對外部數(shù)據(jù) 進(jìn)行增減。2、數(shù)據(jù)分析。結(jié)合外部數(shù)據(jù)對站級管理層所管轄范圍內(nèi)的電動汽車的充電負(fù)荷數(shù) 據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并對異常數(shù)據(jù)進(jìn)行修正或刪除。3、建立預(yù)測模型。根據(jù)數(shù)據(jù)特點(diǎn)和預(yù)測的時間窗長度來確定合適的數(shù)學(xué)模型作為 預(yù)測模型。例如對于時間窗長度在一天到一個月之間的中長期預(yù)測，可主要依據(jù)歷史數(shù)據(jù) 進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)測，并選擇對于時間窗長度在幾分鐘到幾小時之間的短期或超短期預(yù)測，可主要依據(jù)當(dāng)前電 動汽車的充電需求統(tǒng)計(jì)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)測，并選擇4、模型參數(shù)辨識。根據(jù)電動汽車充電負(fù)荷的實(shí)際數(shù)據(jù)來確定模型參數(shù)。5、模型評價。根據(jù)假設(shè)檢驗(yàn)來判斷已建立的預(yù)測模型是否合適，通過反復(fù)篩選獲 得合適的預(yù)測模型。6、應(yīng)用模型進(jìn)行預(yù)測。根據(jù)選取的預(yù)測模型對下一時段的電動汽車負(fù)荷進(jìn)行預(yù) 測。7、對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行分析評價。下面結(jié)合一具體實(shí)例來說明上述預(yù)測過程。該實(shí)例的目標(biāo)是預(yù)測下一日的充電負(fù) 荷曲線，該預(yù)測屬于中長期預(yù)測。歷史數(shù)據(jù)包括外部數(shù)據(jù)(以日平均氣溫為例)和相應(yīng)的電動汽車功率需求總量。 下表為歷史數(shù)據(jù)表格，該表格中給出了不同溫度下一日內(nèi)每一時刻的電動汽車功 率需求總量。
權(quán)利要求
1.一種電動汽車有序充電控制方法，包括站級管理設(shè)備根據(jù)歷史數(shù)據(jù)或當(dāng)前電動汽車的充電需求統(tǒng)計(jì)，計(jì)算下一時段的電動汽 車充電負(fù)荷預(yù)測結(jié)果；所述站級管理設(shè)備將所述電動汽車充電負(fù)荷預(yù)測結(jié)果上傳到電網(wǎng)管理中心；所述電網(wǎng)管理中心根據(jù)當(dāng)前時段的電動汽車充電負(fù)荷預(yù)測結(jié)果和實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)計(jì)算 電網(wǎng)可用功率，并向所述站級管理設(shè)備發(fā)出電網(wǎng)可用功率指令；所述站級管理設(shè)備對所述電網(wǎng)可用功率指令中的允許最大可用充電功率與當(dāng)前時段 的充電功率需求進(jìn)行比較，如果所述允許最大可用充電功率小于當(dāng)前時段的充電功率需 求，則調(diào)用協(xié)調(diào)控制策略對電動汽車的充電需求進(jìn)行協(xié)調(diào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動汽車有序充電控制方法，其中，所述歷史數(shù)據(jù)包括當(dāng)前 時段以前的影響駕駛出行的外部數(shù)據(jù)和相關(guān)的充電負(fù)荷數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動汽車有序充電控制方法，其中，所述外部數(shù)據(jù)包括平均 消費(fèi)水平、天氣類型、日平均溫度、道路狀況、節(jié)假日中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動汽車有序充電控制方法，其中，所述站級管理設(shè)備根據(jù) 歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行中長期電動汽車充電負(fù)荷預(yù)測，根據(jù)當(dāng)前電動汽車的充電需求統(tǒng)計(jì)進(jìn)行短期 及超短期電動汽車充電負(fù)荷預(yù)測。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動汽車有序充電控制方法，其中，所述調(diào)用協(xié)調(diào)控制策略 對電動汽車的充電需求進(jìn)行協(xié)調(diào)的操作具體包括所述站級管理設(shè)備采集站內(nèi)在線的各個電動汽車的動力電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)SOCtl、預(yù) 期荷電狀態(tài)SOCaim、停駛時間Tavail和動力電池額定容量Q ； 定義電動汽車優(yōu)先級的公式為= ψΜ^τ,么 =i P慕其中N為在線的電動汽車總數(shù)，Pi為第i輛電動汽車所需最小充電功率；Pi的計(jì)算公式為其中tM為第i輛電動汽車的接入時刻，t為當(dāng)前時刻，Tavaili為第i輛電動汽車的預(yù)期 停駛時間，SOCtli為第i輛電動汽車的當(dāng)前荷電狀態(tài)，SOCaimi為第i輛電動汽車的預(yù)期荷電 狀態(tài)，A為第i輛電動汽車的額定容量；按照優(yōu)先級分配給第η輛電動汽車的可用功率為Pavailn 一 PRIn^ Pavail其中，Pavail為電網(wǎng)可用功率指令中的允許最大可用充電功率。
6. 一種電動汽車有序充電控制系統(tǒng)，包括站級管理設(shè)備，用于根據(jù)歷史數(shù)據(jù)或當(dāng)前電動汽車的充電需求統(tǒng)計(jì)，計(jì)算下一時段的 電動汽車充電負(fù)荷預(yù)測結(jié)果，并上報所述電動汽車充電負(fù)荷預(yù)測結(jié)果，以及根據(jù)接收的電 網(wǎng)可用功率指令中的允許最大可用充電功率與當(dāng)前時段的充電功率需求進(jìn)行比較，如果所 述允許最大可用充電功率小于當(dāng)前時段的充電功率需求，則調(diào)用協(xié)調(diào)控制策略對電動汽車 的充電需求進(jìn)行協(xié)調(diào)；電網(wǎng)管理中心，用于根據(jù)當(dāng)前時段的電動汽車充電負(fù)荷預(yù)測結(jié)果和實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)計(jì)算電網(wǎng)可用功率，并下發(fā)電網(wǎng)可用功率指令。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所示的電動汽車有序充電控制系統(tǒng)，其中，所述站級管理設(shè)備具體 包括預(yù)測模塊，用于根據(jù)歷史數(shù)據(jù)或當(dāng)前電動汽車的充電需求統(tǒng)計(jì)，計(jì)算下一時段的電動 汽車充電負(fù)荷預(yù)測結(jié)果；上報模塊，用于向所述電網(wǎng)管理中心上報所述電動汽車充電負(fù)荷預(yù)測結(jié)果；指令處理模塊，用于根據(jù)接收的電網(wǎng)可用功率指令中的允許最大可用充電功率與當(dāng)前 時段的充電功率需求進(jìn)行比較；協(xié)調(diào)控制模塊，用于在所述允許最大可用充電功率小于當(dāng)前時段的充電功率需求時， 調(diào)用協(xié)調(diào)控制策略對電動汽車的充電需求進(jìn)行協(xié)調(diào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所示的電動汽車有序充電控制系統(tǒng)，其中，所述預(yù)測模塊包括中長期預(yù)測單元，用于根據(jù)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行中長期電動汽車充電負(fù)荷預(yù)測；短期預(yù)測單元，用于根據(jù)當(dāng)前電動汽車的充電需求統(tǒng)計(jì)進(jìn)行短期及超短期電動汽車充 電負(fù)荷預(yù)測。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所示的電動汽車有序充電控制系統(tǒng)，其中，還包括充電設(shè)施，用于采集電動汽車的充電信息及相關(guān)信息，并向所述站級管理設(shè)備上傳，以 及根據(jù)接收到的所述站級管理設(shè)備下發(fā)的指令改變供電輸出，對充電過程進(jìn)行控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動汽車有序充電控制方法，包括站級管理設(shè)備根據(jù)歷史數(shù)據(jù)或當(dāng)前電動汽車的充電需求統(tǒng)計(jì)，計(jì)算下一時段的充電負(fù)荷預(yù)測結(jié)果并上傳給電網(wǎng)管理中心；電網(wǎng)管理中心根據(jù)當(dāng)前時段的預(yù)測結(jié)果和實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)計(jì)算電網(wǎng)可用功率，并向站級管理設(shè)備發(fā)出電網(wǎng)可用功率指令；站級管理設(shè)備比較當(dāng)前時段的充電功率需求，若小于當(dāng)前時段的充電功率需求，則對電動汽車的充電需求進(jìn)行協(xié)調(diào)。本發(fā)明還涉及一種電動汽車有序充電控制系統(tǒng)。本發(fā)明電網(wǎng)管理中心根據(jù)站級管理設(shè)備上報的充電負(fù)荷預(yù)測結(jié)果，根據(jù)電網(wǎng)自身運(yùn)行情況對充換電站的允許功率進(jìn)行合理限制，避免充換電站的功率需求對電網(wǎng)造成沖擊，并且較好地協(xié)調(diào)電網(wǎng)負(fù)載與電動汽車的能源需求。
文檔編號H02J7/00GK102055217SQ20101052151
公開日2011年5月11日 申請日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者嚴(yán)輝, 史雙龍, 李武峰, 武斌, 王相勤, 田立亭, 胡江溢, 賈俊國 申請人:中國電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司