一种基于二维图形填充的电动汽车充电调度方法

本发明涉及电动汽车充电调度，具体为一种基于二维图形填充的电动汽车充电调度方法。

背景技术：

1、自21世纪以来，能源危机和环境污染已成为当今世界最为关注的两大问题，得到了国际能源部门、环境保护部门以及社会各界的关注凹。导致能源危机的出现是化石能源这一类不可再生类资源的减少，而对于化石能源的肆意使用也正是造成环境污染的重要原因。而在能源消耗中，交通运输部门占据了相当一部分的能源消耗，如何高效利用资源，减少对化石能源的依赖以及改善现有的环境污染成为了现阶段急需解决的重要问题。然而，电动汽车的出现为现阶段燃油汽车的使用提供了一种代替方案，能够将能源需求从化石燃料转移到电力。通过使用以电动汽车为代表的新能源汽车，以逐渐实现交通部门的电气化发展，从而为能源危机和环境污染提供有效的解决方案。

2、电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好。由于电动汽车的快速增长给电力系统尤其是配电网的安全和经济运行带来了新的挑战，例如引起的负荷增长、电网峰谷差加剧、电网运行效率降低，以及所带来的充电基础设施费用的增加等一系列问题。采用有效的调度方法来控制电动汽车的充电过程，对电动汽车的充电行为进行智能化管理，将很大程度上改善电网在运行时的压力，因此，如何有效进行电动汽车的充电调度已经成为我国汽车业亟待解决的重要问题。

3、与申请号cn201210202211.4专利名称“一种基于二维图形填充的电动汽车充电调度方法”的技术对比：

4、“一种基于二维图形填充的电动汽车充电调度方法”采用的是对城市用电曲线进行模拟，再基于城市用电曲线，来进行电动汽车充电调度。本发明将复杂的电动汽车充电调度问题转化为了二维图形填充问题，使之能够比较直观清晰地得到解决，同时保有很高的真实性与可操作性。相比较没有运用优化算法的无序填充而言，使用本系统填充后的用电曲线明显更加平和，其对电网造成的压力更小，具有十分现实的意义。本发明使用二维图形模拟并将结果通过效果图展示，具备很强的可读性，其实用效果在众多优化调度算法中具备更大的优势。

5、而本发明提出了一种基于城市用电/调度区域的充电历史数据的动汽车充电调度方法，将市政用电和电动汽车充电相结合，在避免超过市政用电极限的基础上，来合理的对各调度区域进行充电调度，能够保障市政用电的安全，合理的规划电动汽车充电的调度效果，即改变单一的城市用电为唯一的调度标准，来进行电动汽车充电的调度效，同时此外，还能够不断的更新，保障充电调度的合理性。

6、即本发明相对于上述专利专利，至少具有以下两点不同：

7、1)本技术是将城市用电与调度区域的充电历史数据相结合，根据城市用电情况以及调度区域的充电历史数据，在避免超过市政用电极限的基础上，还能够有效的满足原区域内的充电需求，避免为了满足市政用电极限的需求，而影响了充电的需求；

8、2)本技术还会对调度周期进行更新，即实现自学习的效果，能够不断的自动更新，实现周期的动态电动汽车充电调度的效果。

9、因此，本发明提供一种基于二维图形填充的电动汽车充电调度方法，用于解决上述所提出的相关技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出了一种基于二维图形填充的电动汽车充电调度方法，本发明能够将市政用电和电动汽车充电相结合，在避免超过市政用电极限的基础上，来合理的对各调度区域进行充电调度，一方面能够保障市政用电的安全，另一方面能够结合电动汽车充电需求，合理的规划电动汽车充电的调度效果，此外，本发明还能够通过不断的更新，使得充电调度也不断的调整，即实现了动态的调度效果，以自学习的方式，保障充电调度的合理性。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

3、本发明提供了一种基于二维图形填充的电动汽车充电调度方法，包括以下步骤：

4、ⅰ、获取现有各调度区域的充电历史数据，以及各调度区域的市政用电历史数据，根据所获取的历史数据，分别构建充电模型和用电模型；

5、在所述步骤ⅰ中分别构建充电模型和用电模型的过程如下：

6、充电模型的构建：统计各调度区域的充电耗电量以及对应的时间，以充电耗电量为x轴，再以对应的时间为y轴，绘制得到充电用电量曲线；

7、用电模型的构建：统计各调度区域的市政用电量以及对应的时间，以市政用电量为x轴，再以对应的时间为y轴，绘制得到市政用电量曲线；

8、用电模型的构建：定义能量块左下角为(τi,hi)，其中τi是起始时间，hi是起始功率。前k个能量块是电动汽车的能量块，后b个能量块是基础负荷能量块，其中基础负荷能量块的位置固定。左下角(τk+b,hk+b)表示为，

9、

10、hk+b＝0,b＝1,…,b

11、用电模型的构建：为了避免能量块重叠带来的问题，需要给出一些约束条件，k+1到k+b为b个基础负载能量块，其约束条件如下，

12、hj+hj≤hi或者τj+wj≤τi

13、i＝1,…,k,j＝i+1,…,k+b

14、其中hj和wj的表述如下，

15、

16、

17、其中(τi,hi)表示充电矩形左下角的坐标；

18、为了避免矩形能量块重叠，两个矩形i和j的位置有两种可能：在x轴或y轴上分开，要么矩形i的右边界小于矩形j的左边界，要么矩形i的下边界大于矩形j的上边界，k+1到k+b为b个基础负载能量块，其约束条件如下，

19、hj+hj≤hi或者τj+wj≤τi

20、i＝1,…,k,j＝i+1,…,k+b

21、其中hj和wj的表述如下，

22、

23、

24、其中(τi,hi)表示充电矩形左下角的坐标；

25、ⅱ、根据所构建的充电模型和用电模型，以二维图形填充的方式，来进行填充；

26、在所述步骤ⅱ中具体包括以下步骤：

27、i、根据用电模型，遍历市政用电量曲线，获得市政用电量曲线的用电最低点和用电最高点，将用电最低点和用电最高点之间的区域作为第一调度区间；

28、ii、根据充电模型，遍历充电用电量曲线，获得充电用电量曲线的充电耗电量最低点和充电耗电量最高点，将充电耗电量最低点和充电耗电量最高点之间的区域作为第二调度区间；

29、iii、对比第一调度区间和第二调度区间，并以二维图形填充的方式来填充第一调度区间；

30、iii、输出得到填充效果图，以该填充效果图来进行电动汽车充电的调度。

31、作为本发明进一步改进，所述步骤ⅰ中用电模型的构建过程中需保证电动汽车充电矩形在电网功率和时间的约束内，具体可表示如下,

32、(1)左下的约束，

33、0≤τi≤tmax,0≤hi≤pmax,i＝1,…,k

34、(2)左上的约束，

35、

36、(3)右下的约束，

37、

38、(4)右上的约束，

39、

40、其中二进制变量zi,n表示第n类矩形能量块是否在时刻τi进行充电，tmax为充电时间限制，pmax为充电功率限制。

41、作为本发明进一步改进，在所述步骤iii中对比第一调度区间和第二调度区间，包括以下对比结果：

42、第一调度区间和第二调度区间有重合区域；

43、第一调度区间和第二调度区间无重合区域；

44、在所述步骤iii中以二维图形填充的方式来填充第一调度区间，包括以下内容：

45、若存在重合区域，且第一调度区间完全位于第二调度区间内，则将第一调度区间完全填充至第二调度区间内，并将市政用电量曲线相应区域上浮等同于第一调度区间的高度，形成该调度区域新的填充曲线；

46、若存在重合区域，且第一调度区间部分完全位于第二调度区间内，这将重合区域填充至第二调度区间内，也将市政用电量曲线相应区域上浮等同于第一调度区间的高度，形成该调度区域新的填充曲线，再将剩余未重合的第一调度区间进行二次调度；

47、若不存在重合区域，则该调度区域的第一调度区间分配填充至相邻调度区域的第二调度区间内。

48、作为本发明进一步改进，所述二次调度的过程如下：

49、遍历所有调度区域；将剩余未重合的第一调度区间填充至相邻调度区域的第二调度区间内。

50、作为本发明进一步改进，在所述步骤iii中还包括对所获得的填充效果图进行存储。

51、作为本发明进一步改进，在所述步骤iii中还包括以所设定的调度周期为更新节点，重复步骤ⅰ～步骤iii，更新填充效果图。

52、采用上述技术方案带来的有益效果：

53、本发明首先获取现有各调度区域的充电历史数据，以及各调度区域的市政用电历史数据，根据所获取的历史数据，分别构建充电模型和用电模型，然后根据所构建的充电模型和用电模型，以二维图形填充的方式，来进行填充，最后输出得到填充效果图，以该填充效果图来进行电动汽车充电的调度；本发明能够将市政用电和电动汽车充电相结合，在避免超过市政用电极限的基础上，来合理的对各调度区域进行充电调度，一方面能够保障市政用电的安全，另一方面能够结合电动汽车充电需求，合理的规划电动汽车充电的调度效果，此外，本发明还能够通过不断的更新，使得充电调度也不断的调整，即实现了动态的调度效果，以自学习的方式，保障充电调度的合理性。