[發明專利]一種電動汽車充電的時空協調方法

在審

• 申請號: 202110767133.1
• 申請日: 2021-07-07
• 公開（公告）號: CN113428040A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 張嘉蕾
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: B60L53/63
• 分類號: B60L53/63;B60L53/60;G06Q50/06
• 代理公司: 山西五維專利事務所(有限公司) 14105
• 代理人: 雷立康

1.一種電動汽車充電的時空協調方法，其特征在于：電動汽車用戶和充電站運營商之間、充電站運營商和配電網運營商之間及充電站運營商彼此之間通過通信溝通，并最終由充電站運營商結合電動汽車用戶的充電請求、充電站的功率約束、配電網的功率約束，為電動汽車用戶制定合理省時的充電時間和地點。

2.根據權利要求1所述的一種電動汽車充電的時空協調方法，其特征在于：所述充電站運營商為電動汽車用戶制定合理省時的充電時間和地點的決策分為：充電決策級和充電時空協調級；

(一)所述充電決策級的步驟為：

(1)、統計并分類電動汽車：充電站運營商在進行充電時間和地點協調前，需要先統計并分類預前往本充電站充電的電動汽車；在時刻t，設預前往充電站k(k＝1,2,…,K)充電的電動汽車共N_k輛，由電動汽車i到達充電站k的行車時間規劃充電站k的充電服務半徑R_k為：

將充電服務半徑R_k離散為N_R個半徑等間隔ΔR；半徑等間隔ΔR將充電站k的圓形服務范圍進一步離散為N_R個環形帶G_k,r；充電站k的環形帶G_k,r定義為：

G_k,r＝[(r-1)ΔR,rΔR],r＝1,2,…,N_R (2)

由電動汽車i到達充電站k的行車時間統計并分類電動汽車，即判定電動汽車i分布在何種環形帶G_k,r中，具體見下式：

式中，N_k,r表示分布在環形帶G_k,r中的電動汽車總數，且令同屬于環形帶G_k,r的電動汽車歸屬于同一集合S_k,r中，記為i∈S_k,r；

令半徑等間隔ΔR等于電動汽車充電時空協調策略的控制間隔ΔT，以確保為分布于不同環形帶中電動汽車制定合理的充電時間；

(2)、所述充電決策級以先到先得的原則，令充電站優先為較早到達的電動汽車提供服務；具體將分布在環形帶G_k,r中的電動汽車i到達充電站k的行車時間轉換為電動汽車的緊急性H_i,k,r，

(3)、以最大化充電緊急性為目標，考慮充電站的可利用功率和配電網的可利用功率，確定該充電站當前可接納的電動汽車，即：

式中，表示分布于環形帶G_k,r內的電動汽車i所要求的充電功率；表示是否接納分布于環形帶G_k,r內的電動汽車i的0-1決策變量，0代表不接納，1代表接納；P_k：表示充電站k可以提供的充電功率；j：用以標記已占用的充電樁；M_k：用以標記已占用的充電樁的數量；P_j,k：表示充電站k內已占用充電樁的輸出功率；OP_k：表示充電站k內已占用充電樁的集合；P_ref：表示配電網的功率運行限制或者經濟優化的功率指令；

(4)、依據決策變量給出電動汽車的充電決策；

(二)所述充電時空協調級的步驟為：

所述充電時空協調級以三個約束為原則，協調電動汽車的充電時間和地點；

(5)、充電時空協調級的第一個約束為估計的等待時間不應超過用戶可忍受的最長時間，具體表示為下式：

式中，表示電動汽車i被時間協調的次數，表示電動汽車i用戶可以忍受的最長等待時間；

(6)、充電時空協調級的第二個約束為電動汽車i的當前荷電量可以支持充電地點的調整，具體表示為下式：

式中，Q_i,k,r：表示為電動汽車i的電池容量；表示為電動汽車i的電池的當前荷電量；表示為避免過度放電，電動汽車i電池的最小荷電量；D_i,k*：表示電動汽車i行車到充電站k^*的行車距離；V_i,k,r：表示電動汽車i每公里的平均耗電量；k^*：表示電動汽車i的候選充電站；

(7)、充電時空協調級的第三個約束為保持電動汽車用戶的時間成本最小，具體表示為下式：

式中，α：表示電動汽車用戶改變充電位置的激勵因子，用于平衡能量成本和時間成本；表示電動汽車i到候選充電站k^*的行車時間；

所述候選充電站k^*的選擇原則就是在電動汽車i周圍的充電站(SV_k≥0,k＝1,2,3…)中，選擇電動汽車i到某充電站的行車時間為最短的充電站，將其表達為：

式中，SV_k：表示充電站可利用的服務容量，它的定義為：

式中，SV_k＝1，0或者-1：分別對應充電站的可利用服務容量為空閑、正常、忙；β表示可利用服務容量的動態裕量；表示充電站k配有的充電樁總數；

(8)、所述充電時空協調級根據上述三個約束，可得電動汽車的充電時間和地點的協調安排，具體如下：

(I)若三個約束條件都滿足，則充電地點需協調，表示為是充電地點協調的標記；

(II)否則，充電地點無需協調，充電時間需協調，表示為

3.根據權利要求2所述的一種電動汽車充電的時空協調方法，其特征在于：所述依據決策變量給出電動汽車的充電決策是指：電動汽車i充電決策有兩種結果：決策變量即充電站k接納電動汽車i充電，則電動汽車i從到達充電站到充電前的等待時長為接入空閑充電樁并開始充電的時刻為充電地點為充電站k；決策變量即充電站k此次充電決策中不接納電動汽車i充電。