一種基於實時電價的插入式電動汽車充電控制方法
2023-06-13 02:35:36 1
一種基於實時電價的插入式電動汽車充電控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於實時電價的插入式電動汽車充電控制方法，電價預測模塊對實時電價進行預測；用戶信息接收模塊獲取用戶的充電及出行信息；充電參數設置模塊計算常規充電時間；日前預調度優化模塊優化充電電價觸發值；實時電價獲取模塊獲取實時電價；常規充電控制模塊執行常規充電控制策略；特殊充電控制模塊判斷是否執行特殊充電控制策略；本發明基於預測電價，考慮電動汽車充電負荷的時空隨機性以及電池充電狀態和用戶出行需求的各種限制，以最小化用戶的充電成本為目標，採用優化算法對用戶充電電價觸發值進行求解，將觸發電價應用於實時電力市場中，當實時電價小於等於該觸發值時進入充電狀態，否則不充電，直至電池荷電狀態達到設定值為止。
【專利說明】—種基於實時電價的插入式電動汽車充電控制方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及電動汽車充電控制領域，具體涉及一種插入式電動汽車充電控制方法。
【背景技術】
[0002]由於電動汽車在節能減排和產業發展方面的巨大前景，近年已經成為研究的熱點領域。電動汽車的能源供給可分為插充和換電兩種模式，插充是當前試點較多的模式。在插充模式下，電池與電動汽車一體，對整車實施充電，充電方法與車輛的行駛特性密切相關。電動汽車充電負荷與其他負荷不同，其在時間尺度上具備一定的隨機性和可調節性，因此怎樣對其充電進行優化控制成為急需解決的問題。
[0003]實時電價是在電力市場條件下，著眼於電力的瞬時供需平衡，兼顧電力系統的安全運行，以電能邊際成本為定價依據的一種定價方法。目前世界範圍內不存在零售側的實時電價，用戶所面臨的價格主要為分時電價，較典型的就是峰谷平三段電價。分時電價可以大致反映負荷隨時間的變化情況，但只能反映一段時間內負荷的統計規律，而不能精確反映每天各時刻負荷的變化，而實時電價可以反映短期(Ih甚至更短時段)的用電量信息，從而更能指導用戶優化用電。隨著智能電網環境下智能計量系統和通信系統的不斷發展，對電動汽車充電負荷實施實時電價已成為未來的趨勢。
【發明內容】
[0004]發明目的:本發明的目的在於為了克服現有技術的不足，提供一種能夠合理平衡用戶充電成本和出行需求風險的基於實時電價的插入式電動汽車充電控制方法。
[0005]技術方案:本發明所述的一種基於實時電價的插入式電動汽車充電控制方法，包括以下步驟:
[0006](I)電價預測模塊根據歷史電價和負荷在一天前對實時電價進行預測；
[0007](2)用戶信息接收模塊判斷用戶在工作區或住宅區充電；
[0008](3)用戶信息接收模塊讀取用戶的出行信息，即用戶到達充電地點的時間及離開時間；
[0009](4)用戶信息接收模塊讀取電動汽車的初始荷電狀態和離開時最低荷電狀態；
[0010](5)充電參數設置模塊設置充電機的充電參數，並計算常規充電時間；
[0011]( 6 )日前預調度優化模塊根據實時電價預測值和用戶的出行約束等優化充電電價觸發值；
[0012](7)進入實時電力市場，設置初始時刻；
[0013](8)判斷用戶是否啟用特殊充電控制策略，若啟用，則執行步驟(9)，否則轉步驟(11)；
[0014](9)計算用戶在該時刻達到出行需求所需的剩餘充電時間；
[0015](10)特殊充電控制模塊判斷是否到達臨界充電區域，若到達則以額定功率進行充電，直至滿足用戶設定的離開時最低荷電狀態為止，完成後轉步驟(14)，否則執行步驟
(11)；
[0016](11)實時電價獲取模塊獲取該時刻的實時電價；
[0017](12)常規充電控制模塊比較實時電價與充電電價觸發值的大小，若實時電價不大於觸發電價則以額定功率進行充電；否則不充電，直接進入步驟(13)；
[0018](13)判斷是否超過離開時間，若未超過，則進入下一時刻，轉步驟(8)；
[0019](14)判斷是否到達電動汽車樣本總數，若未到達，則開始優化下一個用戶的充電策略，轉步驟(2)。
[0020]進一步，所述日前預調度優化模塊的目標在於節約用戶的充電成本，充電電價觸發值越低，則用戶的充電成本越低，故日前預調度優化模塊以最小化充電電價觸發值為目標函數，同時需滿足的約束條件包括充電狀態約束、充電功率約束、荷電狀態約束和用戶出行需求約束。
[0021]進一步，步驟(10)中所述臨界充電區域為該時刻距用戶設定的離開時刻的時間長度小於等於從該時刻的荷電狀態至設定荷電狀態用戶所需的剩餘充電時間。
[0022]有益效果:1、本發明基於預測電價，考慮電動汽車充電負荷的時空隨機性以及電池充電狀態和用戶出行需求的各種限制，以最小化用戶的充電成本為目標，採用優化算法，對用戶充電電價觸發值進行求解，將得到的觸發電價應用於實時電力市場中，當實時電價小於等於該觸發值時用戶進入充電狀態，否則不充電，直至電池荷電狀態達到設定值為止；
2、本發明還可避免預測電價誤差帶來的用戶出行需求無法滿足的問題，當用戶啟用特殊充電模式時電動汽車智能終端可實時動態檢測電池的荷電狀態及所需的剩餘充電時間，判斷是否到達臨界充電時刻，若達到，則立即進行充電，從而保證用戶在離開前電量滿足出行需求，本發明可合理平衡用戶的充電成本和出行需求風險。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明方法的總流程圖；
[0024]圖2為預測電價和實時電價數據；
[0025]圖3為實時電價下單個用戶充電功率曲線；
[0026]圖4為實時電價下規模化電動汽車充電功率曲線。
【具體實施方式】
[0027]下面對本發明技術方案進行詳細說明，但是本發明的保護範圍不局限於所述實施例。
[0028]實施例:本發明主要針對實時電價下插入式電動汽車的充電控制方法，對於分時電價而言，可將各個電價區間劃分為多個不同的時段，所以也可採用本發明提出的方法。
[0029]實施例1:對單個電動汽車的充電方法進行優化控制，一種基於實時電價的插入式電動汽車充電控制方法，如圖1所示，包括以下步驟:
[0030](I)電價預測模塊初始化電網信息，並進行實時電價信息預測，本實施例採用2013年4月24日NYISO LONGIL的日前預測電價數據，如圖2所示；
[0031](2)用戶信息接收模塊判斷用戶i在工作區還是在住宅區充電；[0032]由於電動汽車在住宅區和工作區停留時間較長，因此可以充分利用該段時間進行充電，用戶可自行選擇充電地點；假設用戶在工作區和住宅區充電的比例分別為\和n2，本實例中，取I和H2分別為35.5%和64.5%。
[0033](3)用戶信息接收模塊讀取電動汽車在線時間tstart~tend，根據用戶上下班時間的出行規律，到達充電地點的時間tstart及離開的時間tmd均近似服從正態分布；本實施例用戶到達工作區充電及離開的時間服從正態分布N(9，0.52)和N(18，0.52)，到達住宅區充電及尚開的時間分別近似服從正態分布N(19, 1.52)和N(7，0.52)；
[0034](4)用戶信息接收模塊讀取電動汽車的初始荷電狀態SOCtl和離開時最低荷電狀態SOCsrt，本實施例電動汽車電池的起始荷電狀態和離開時設定荷電狀態均服從均勻分布U (0.2ffc, 0.3ffc)和 U (0.7ffc, 0.8ffc)，Wc 為電動汽車電池容量；
[0035](5)充電參數設置模塊計算常規充電時間t。，其計算公式如下:
「一….(SOCh,,-SOCtl) X
[0036]
【權利要求】
1.一種基於實時電價的插入式電動汽車充電控制方法，其特徵在於:包括以下步驟: (1)電價預測模塊根據歷史電價和負荷在一天前對實時電價進行預測； (2)用戶信息接收模塊判斷用戶在工作區或住宅區充電； (3)用戶信息接收模塊讀取用戶的出行信息，即用戶到達充電地點的時間及離開時間； (4)用戶信息接收模塊讀取電動汽車的初始荷電狀態和離開時最低荷電狀態； (5)充電參數設置模塊設置充電機的充電參數，並計算常規充電時間； (6)日前預調度優化模塊根據實時電價預測值和用戶的出行約束優化充電電價觸發值； (7)進入實時電力市場，設置初始時刻； (8)判斷用戶是否啟用特殊充電控制策略，若啟用，則執行步驟(9)，否則轉步驟(11); (9)計算用戶在該時刻達到出行需求所需的剩餘充電時間；(10)特殊充電控制模塊判斷是否到達臨界充電區域，若到達則以額定功率進行充電，直至滿足用戶設定的離開時最低荷電狀態為止，完成後轉步驟(14)，否則執行步驟(11); (11)實時電價獲取模塊獲取該時刻的實時電價； (12)常規充電控制模塊比較實時電價與充電電價觸發值的大小，若實時電價不大於觸發電價則以額定功率進行充電；否則不充電，直接進入步驟(13)； (13)判斷是否超過離開時間，若未超過，則進入下一時刻，轉步驟(8)； (14)判斷是否到達電動汽車樣本總數，若未到達，則開始優化下一個用戶的充電策略，轉步驟(2)。
2.根據權利要求1所述的基於實時電價的插入式電動汽車充電控制方法，其特徵在於:步驟(6)所述日前預調度優化模塊以最小化充電電價觸發值為目標函數，同時需滿足的約束條件包括充電狀態約束、充電功率約束、荷電狀態約束和用戶出行需求約束。
3.根據權利要求1所述的基於實時電價的插入式電動汽車充電控制方法，其特徵在於:步驟(10)中所述臨界充電區域為該時刻距用戶設定的離開時刻的時間長度小於等於從該時刻的荷電狀態至設定荷電狀態用戶所需的剩餘充電時間。
【文檔編號】G07F15/06GK103456099SQ201310377142
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月26日 優先權日:2013年8月26日
【發明者】高賜威, 吳茜 申請人:東南大學