考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电方法

摘要

本发明公开了一种考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电方法，考虑城市中分布着不同类型的充电站，根据电动汽车用户的充电特性，不同充电站承担着不同的职责功能，用以满足不同类型电动汽车用户的充电需求。根据建设场所不同，充电站主要分为私人充电站、公共充电站、快速充电站三类。基于电动汽车充电特性，结合各类充电站的运行特点，可提出有效的充电站有序充电规划策略的考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电模型，实现配电网负荷量占比多时少充电，占比少时多充电，实现多类型充电站的合理运用，在保证配电网正常运行的情况下最大程度的平衡网损，满足电动汽车充电的有效性与可持续性。

说明书

技术领域

本发明涉及充电站技术领域，特别涉及一种考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电方法。

背景技术

随着电动汽车的保有量持续提升，充电基础设施要满足超过电动汽车的充电需求。同时，由于受到目前电池容量和续航里程的限制，电动汽车在城市内的行驶是主要的应用场景。因此，针对不同电动汽车用户的不同需求，在城市内针对多类型充电站的有序充电策略进行合理规划具有迫切的需求和重要现实意义。

针对电动汽车充电设施的规划问题，目前已有国内外学者对此进行了相关的研究。文献[1]计算了充电负荷的时空分布，并利用充电距离来衡量充电站对用户的影响；文献[2]提出了一种基于出租车随机概率行为特性和道路行程时间可靠性的充电站多目标规划方法；文献[3]从日内优化调度的角度讨论了多种充电模式对充电站优化运行的影响；文献[4]分析了电动汽车的交通特性，介绍了负荷预测、充电设施规划和控制策略研究中对交通特性的考虑方法。

以上文献均提出了电动汽车充电设施的规划策略，但未考虑不同充电站的不同运行特性，未能结合各自特点有效规划充电设施。对此，本发明提出的方法能在保证配电网正常运行的情况下最大程度的平衡网损，满足电动汽车充电的有效性与可持续性。

参考文献/著作：

于擎，李菁华，赵前扶，等.基于权重自适应调整的混沌量子粒子群算法的城市电动汽车充电站优化布局[J].电测与仪表，2017，54(13):110-114，119.

刘洪，李荣，葛少云，等.考虑出租车随机行为特性及路网行程时间可靠性的充电站多目标规划[J].电网技术，2016，40(2)：433-441.

王一峰.多目标优化算法在电力系统中的应用研究[D].大连理工大学，2019.

梅杰，高赐威.交通特性在电动汽车并网研究中的考虑[J].电网技术，2015，39(12)：3549-3555.

发明内容

本发明实施例提供了一种考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电方法，以至少解决相关技术中电动汽车充电设施规划不清楚的技术问题。

根据本发明实施例的一方面，提供了一种考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电方法，包括：

确定电动汽车的充电特性；

根据电动汽车用户的充电行为和行驶特点，根据充电站的充电特性对充电站进行分类；

结合所述电动汽车的充电特性和充电站的分类结果，建立考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电模型；

对所述多类型充电站有序充电模型进行求解，得到考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电模型的决策结果，所述决策结果能够保证配电网正常运行的情况下最大程度的平衡网损，满足电动汽车充电的有效性与可持续性。

可选地，所述电动汽车的充电特性包括：电动汽车到达时间、离开时间、到达时初始SOC及离开时目标SOC，所述电动汽车的充电特性的数学模型为：

式中：t

可选地，根据充电站的充电特性对充电站分为三类：

私人充电站，所述私人充电站主要建设于居民区停车处，用于服务的电动汽车主要为私人车辆；

公共充电站，所述公共充电站主要建设于居民区停车处、工作场所停车处以及商业区停车处，用于服务于私人车辆、出租车辆以及公务车辆；

快速充电站，是快速充电站主要建设于道路沿线处，可服务于私人车辆、出租车辆以及公务车辆。

可选地，所述多类型充电站有序充电模型以配电网网损最小化为目标，考虑电动汽车约束和配电网运行约束，所述多类型充电站有序充电模型的目标函数为：

式中：T为所有时段构成的集合；

可选地，所述电动汽车约束包括电动汽车的充电特性约束和多类型充电站的有序充电约束，电动汽车的充电特性约束根据电动汽车的充电特性设定，多类型充电站的有序充电预设包括：电动汽车充电功率约束、SOC连续性约束、SOC上下限约束、电动汽车充电需求约束。

可选地，所述配电网运行约束包括潮流约束和安全约束。

可选地，决策结果包括各时段下不同类型电动汽车的充电功率。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电装置，包括：

充电特性确定模块，用于确定电动汽车的充电特性；

充电站分类模块，用于根据电动汽车用户的充电行为和行驶特点，根据充电站的充电特性对充电站进行分类；

多类型充电站有序充电模型构建模块，用于结合所述电动汽车的充电特性和充电站的分类结果，建立考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电模型；

决策模块，用于对所述多类型充电站有序充电模型进行求解，得到考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电模型的决策结果，所述决策结果能够保证配电网正常运行的情况下最大程度的平衡网损，满足电动汽车充电的有效性与可持续性。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述任意一项所述的考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电方法。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述任意一项所述的考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电方法。

与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明实施例中，考虑城市中分布着不同类型的充电站，根据电动汽车用户的充电特性，不同充电站承担着不同的职责功能，用以满足不同类型电动汽车用户的充电需求。根据建设场所不同，充电站主要分为私人充电站、公共充电站、快速充电站三类。基于电动汽车充电特性，结合各类充电站的运行特点，可提出有效的充电站有序充电规划策略的考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电模型，实现配电网负荷量占比多时少充电，占比少时多充电，实现多类型充电站的合理运用，在保证配电网正常运行的情况下最大程度的平衡网损，满足电动汽车充电的有效性与可持续性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的一种考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电方法的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

根据本发明实施例，提供了一种考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本发明旨在提出考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电策略，通过针对电动汽车充电特性进行生成，提出多类型充电站的有序充电策略。如图1是根据本发明实施例的一种考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S1、确定电动汽车的充电特性；

步骤S2、根据电动汽车用户的充电行为和行驶特点，根据充电站的充电特性对充电站进行分类；

步骤S3、结合所述电动汽车的充电特性和充电站的分类结果，建立考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电模型；

步骤S4、对所述多类型充电站有序充电模型进行求解，得到考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电模型的决策结果，所述决策结果能够保证配电网正常运行的情况下最大程度的平衡网损，满足电动汽车充电的有效性与可持续性。

通过上述考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电方法能够实现多类型充电站的合理运用。

作为一种可选的实施例，电动汽车作为一种移动式储能资源，可通过有序充电等形式参与需求响应。因此，在步骤S1中，所述电动汽车的充电特性包括：电动汽车到达时间、离开时间、到达时初始SOC(State ofCharge，SOC)及离开时目标SOC，电动汽车的充电特性可以作为多类型充电站有序充电模型的输入，所述电动汽车的充电特性的数学模型为：

式中：t

式(1)表示电动汽车开始充电时间的概率分布；式(2)表示电动汽车结束充电时间的概率分布；式(3)表示电动汽车到达时的初始SOC；式(4)表示电动汽车离开时的目标SOC。

作为一种可选的实施例，城市中分布着不同类型充电站，根据电动汽车用户的充电行为和行驶特点，不同充电站承担着不同的职责功能，用以满足不同类型电动汽车用户的充电需求。因此，步骤S2根据建设场所不同，对充电站分为三类：

私人充电站，所述私人充电站主要建设于居民区停车处，用于服务的电动汽车主要为私人车辆；

公共充电站，所述公共充电站主要建设于居民区停车处、工作场所停车处以及商业区停车处，用于服务于私人车辆、出租车辆以及公务车辆；

快速充电站，是快速充电站主要建设于道路沿线处，可服务于私人车辆、出租车辆以及公务车辆。

作为一种可选的实施例，由于电动汽车的驾驶行为和充电模式不同，不同类型的充电站需满足不同类型的充电需求，通过到达时间均值、到达时间标准差、离开时间均值、离开时间标准差、初始SOC均值、初始SOC标准差、目标SOC均值、目标SOC标准差取值不同来体现。因此，步骤S3，多类型充电站有序充电模型以配电网网损最小化为目标，考虑电动汽车约束和配电网运行约束，所述多类型充电站有序充电模型的目标函数为：

式中：T为所有时段构成的集合；

以配电网网损最小化为目标使得在保证配电网正常运行的情况下最大程度的平衡网损，满足电动汽车充电的有效性与可持续性。

作为一种可选的实施例，所述电动汽车约束包括电动汽车的充电特性约束和多类型充电站的有序充电约束。

作为一种可选的实施例，电动汽车的充电特性约束根据电动汽车的充电特性设定，即主要包括电动汽车到达时间、离开时间、到达时初始SOC、离开时目标SOC，作为充电站电动汽车需求响应模型的数据输入。如式(1)-式(4)所示。

多类型充电站的有序充电预设包括：电动汽车充电功率约束、SOC连续性约束、SOC上下限约束、电动汽车充电需求约束。具体的：

1)电动汽车充电功率约束为充电功率不能超过EV电池的额定功率，表达式为：

0≤P

式中：P

式(6)表示电动汽车充电的额定功率限制。

2)SOC连续性约束为各EV车载电池的SOC随充电功率变化，表示为：

SOC

式中：SOC

式(7)表示电动汽车需满足的SOC约束。

3)SOC上下限约束为各EV的车载电池SOC需在一定的范围内，如式(8)所示。

SOC

式中：SOC

式(8)表示电动汽车的SOC上下限约束。

4)电动汽车充电需求约束为充电站内电动汽车完成充电时需满足一定的充电需求。各电动汽车从初始SOC开始充电，且需充电至其达到目标充电电量。

式中：

式(9)-式(10)表示电动汽车的充电需求约束。

作为一种可选的实施例，所述配电网运行约束包括潮流约束和安全约束。

具体的：

1)潮流约束：

式中：φ

式(11)-式(14)表示配电网潮流约束。

2)安全运行约束：

式中：

式(15)-式(16)表示系统安全运行约束，避免电压电流幅值越限。

因此，考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电模型的建立如下：

1)目标函数：式(5)。

2)约束条件：式(1)-(4)，式(6)-(16)。

作为一种可选的实施例，考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电模型利用Matlab语言中的Yalmip优化建模工具包和Gurobi求解器进行求解。

求解模型后，得到的即是考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电模型的决策结果，包括各时段下不同类型电动汽车的充电功率等。

实施例2

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电装置，考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电装置应用上述的考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电方法，该装置包括：

充电特性确定模块，用于确定电动汽车的充电特性；

充电站分类模块，用于根据电动汽车用户的充电行为和行驶特点，根据充电站的充电特性对充电站进行分类；

多类型充电站有序充电模型构建模块，用于结合所述电动汽车的充电特性和充电站的分类结果，建立考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电模型；

决策模块，用于对所述多类型充电站有序充电模型进行求解，得到考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电模型的决策结果，所述决策结果能够保证配电网正常运行的情况下最大程度的平衡网损，满足电动汽车充电的有效性与可持续性。

本发明不局限于以上的具体实施方式，以上仅为本发明的较佳实施案例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

实施例3

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行上述中任意一项的考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电方法。

可选地，在本实施例中，上述计算机可读存储介质可以位于计算机网络中计算机终端群中的任意一个计算机终端中，或者位于移动终端群中的任意一个移动终端中，上述计算机可读存储介质包括存储的程序。

可选地，在程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行以下功能：确定电动汽车的充电特性；根据电动汽车用户的充电行为和行驶特点，根据充电站的充电特性对充电站进行分类；结合所述电动汽车的充电特性和充电站的分类结果，建立考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电模型；对所述多类型充电站有序充电模型进行求解，得到考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电模型的决策结果，所述决策结果能够保证配电网正常运行的情况下最大程度的平衡网损，满足电动汽车充电的有效性与可持续性。

实施例4

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，该处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述中任意一项的考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电方法。

本发明实施例提供了一种设备，该设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现考虑配电网优化运行需求的多类型充电站有序充电方法的步骤。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM,Read-0nlyMemory)、随机存取存储器(RAM,RandomAccessMemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。