一种电动汽车群聚合充放电控制方法及装置与流程

本发明涉及电动汽车可调度潜力量化，具体涉及一种电动汽车群聚合充放电控制方法及装置。

背景技术：

1、将以单台电动汽车充放电行为为决策变量的电动汽车群充放电优化方法称为传统电动汽车群充放电优化方法。传统方法是对电动汽车群中每台电动汽车的充放电行为进行优化，然后将全部电动汽车充放电功率曲线进行时序求和，得到电动汽车群的聚合充放电功率，可抽象为由小(单体电动汽车)到大(电动汽车群)的处理方式。然而，传统电动汽车群充放电优化方法将存在一定的计算和通信负担，且随着电动汽车台数增加而快速增长。特别地，当面向大规模电动汽车群，基于传统方法的电动汽车群充放电优化模型将变得难于求解，甚至不再可行。

2、采用由大(电动汽车群)至小(单体电动汽车)的处理方式—即首先对电动汽车群的聚合充放电行为进行优化，然后采用充放电功率分配技术确定单体电动汽车的充放电行为，具有较好的计算效率，为电动汽车群集中式充放电优化调度提供了一种全新的手段。传统电动汽车群建模方法从充放电功率视角建立电动汽车群聚合模型，即聚合充放电功率边界。然而，该边界跟随电动汽车充放电动作而持续变化，即当前时段的充电/放电功率边界直接受前一时段每台电动汽车执行的充放电动作有关，因此并不是适用于电动汽车群聚合充放电行为的优化调度问题。有研究从能量累积视角刻画了电动汽车群聚合充放电行为，然而未考虑电动汽车群充放电过程中的电能损耗。

技术实现思路

1、为了克服上述缺陷，本发明提出了一种电动汽车群聚合充放电控制方法及装置。

2、第一方面，提供一种电动汽车群聚合充放电控制方法，所述电动汽车群聚合充放电控制方法包括：

3、对电动汽车进行归类，并确定电动汽车所属类型对应的能量累积边界和充/放电功率边界；

4、将所述电动汽车所属类型对应的能量累积边界和充/放电功率边界代入预先构建的聚合模型对电动汽车群的充放电功率进行约束控制。

5、优选的，所述电动汽车所属类型包括：第一类电动汽车、第二类电动汽车和第三类电动汽车。

6、进一步的，所述对电动汽车进行归类，包括：

7、将在社区内停车时间小于预设阈值且接入充电桩后立即以额定功率进行充电的电动汽车划分为第一类电动汽车；

8、将在社区内停车时间大于预设阈值且到达社区时剩余soc高于其充放电过程中允许的最小电池soc的电动汽车划分为第二类电动汽车；

9、将到达社区时剩余soc低于其充放电过程中允许的最小电池soc且接入充电桩后的累积能量到达其电池可放电的最低充电能量后才参与充放电控制调度的电动汽车划分为第三类电动汽车。

10、进一步的，所述第一类电动汽车对应的能量累积边界和充/放电功率边界如下：

11、

12、

13、上式中，tend,i和tnext,i分别为第i台电动汽车的回到社区和离开的时间，和分别为第i台电动汽车t时段的充电功率边界和放电功率边界，和分别为第i台电动汽车t时段的能量累积上边界和下边界，为第i台电动汽车的额定充电功率，为第i台电动汽车的充电效率，△t为单位时间间隔的尺度，t为当前时段，为第i台电动汽车的充电功率，为第i台电动汽车的指定能量需求，为第i台电动汽车t-1时段的能量累积上边界。

14、进一步的，所述第二类电动汽车对应的能量累积边界和充/放电功率边界如下：

15、

16、

17、

18、

19、上式中，表示第i台电动汽车的额定放电功率；表示第i台电动汽车的放电效率，和分别为第i台电动汽车的电池最大可充电能量和电池最小可充电能量，为第i台电动汽车t-1时段的能量累积下边界，为第i台电动汽车的额定放电功率，为第i台电动汽车的放电效率。

20、进一步的，当t∈[tend,i,tc,i]时，所述第三类电动汽车对应的能量累积边界和充/放电功率边界如下：

21、

22、

23、当t∈[tc,i,tnext,i]时，所述第三类电动汽车对应的能量累积边界和充/放电功率边界如下：

24、

25、

26、

27、

28、上式中，tc,i为拓展时间，

29、进一步的，所述第i台电动汽车的指定能量需求、电池最大可充电能量和电池最小可充电能量如下：

30、

31、

32、

33、上式中，和分别为第i台电动汽车在充放电过程中允许的最小和最大电池soc，和分别为第i台电动汽车回到社区的剩余电池soc和下一次离开社区的soc需求，qi为第i台电动汽车的额定电池容量。

34、进一步的，所述预先构建的聚合模型如下：

35、

36、ptc+|ptd|≤max{ptc,|ptd|}

37、

38、

39、

40、上式中，ptc和ptd分别为电动汽车群t时段的充电功率和放电功率，tend和tnext分别为电动汽车群进行充放电调度的最早和最迟时间，和分别为电动汽车群t时段的能量累积上边界和下边界，ptmax+和ptmax-分别为电动汽车群t时段的充电功率边界和放电功率边界，和分别为电动汽车群的充电和放电损耗系数，为电动汽车群t时段的能量累积水平，为电动汽车群t-1时段的能量累积水平。

41、进一步的，所述电动汽车群进行充放电调度的最早和最迟时间如下：

42、

43、所述电动汽车群t时段的能量累积上边界和下边界如下：

44、

45、所述电动汽车群t时段的充电功率边界和放电功率边界如下：

46、

47、所述电动汽车群的充电和放电损耗系数如下：

48、

49、上式中，ω1、ω2和ω3分别为第一、二、三类电动汽车集合，为第i台电动汽车t时段的接入状态，z为电动汽车总台数。

50、进一步的，所述第i台电动汽车t时段的接入状态如下：

51、

52、第二方面，提供一种电动汽车群聚合充放电控制装置，所述电动汽车群聚合充放电控制装置包括：

53、分析模块，用于对电动汽车进行归类，并确定电动汽车所属类型对应的能量累积边界和充/放电功率边界；

54、控制模块将所述电动汽车所属类型对应的能量累积边界和充/放电功率边界代入预先构建的聚合模型对电动汽车群的充放电功率进行约束控制。

55、优选的，所述电动汽车所属类型包括：第一类电动汽车、第二类电动汽车和第三类电动汽车。

56、进一步的，所述分析模块具体用于：

57、将在社区内停车时间小于预设阈值且接入充电桩后立即以额定功率进行充电的电动汽车划分为第一类电动汽车；

58、将在社区内停车时间大于预设阈值且到达社区时剩余soc高于其充放电过程中允许的最小电池soc的电动汽车划分为第二类电动汽车；

59、将到达社区时剩余soc低于其充放电过程中允许的最小电池soc且接入充电桩后的累积能量到达其电池可放电的最低充电能量后才参与充放电控制调度的电动汽车划分为第三类电动汽车。

60、进一步的，所述第一类电动汽车对应的能量累积边界和充/放电功率边界如下：

61、

62、

63、上式中，tend,i和tnext,i分别为第i台电动汽车的回到社区和离开的时间，和分别为第i台电动汽车t时段的充电功率边界和放电功率边界，和分别为第i台电动汽车t时段的能量累积上边界和下边界，为第i台电动汽车的额定充电功率，为第i台电动汽车的充电效率，△t为单位时间间隔的尺度，t为当前时段，为第i台电动汽车的充电功率，为第i台电动汽车的指定能量需求，为第i台电动汽车t-1时段的能量累积上边界。

64、进一步的，所述第二类电动汽车对应的能量累积边界和充/放电功率边界如下：

65、

66、

67、

68、

69、上式中，表示第i台电动汽车的额定放电功率；表示第i台电动汽车的放电效率，和分别为第i台电动汽车的电池最大可充电能量和电池最小可充电能量，为第i台电动汽车t-1时段的能量累积下边界，为第i台电动汽车的额定放电功率，为第i台电动汽车的放电效率。

70、进一步的，当t∈[tend,i,tc,i]时，所述第三类电动汽车对应的能量累积边界和充/放电功率边界如下：

71、

72、

73、当t∈[tc,i,tnext,i]时，所述第三类电动汽车对应的能量累积边界和充/放电功率边界如下：

74、

75、

76、

77、

78、上式中，tc,i为拓展时间，

79、进一步的，所述第i台电动汽车的指定能量需求、电池最大可充电能量和电池最小可充电能量如下：

80、

81、

82、

83、上式中，和分别为第i台电动汽车在充放电过程中允许的最小和最大电池soc，和分别为第i台电动汽车回到社区的剩余电池soc和下一次离开社区的soc需求，qi为第i台电动汽车的额定电池容量。

84、进一步的，所述预先构建的聚合模型如下：

85、

86、ptc+|ptd|≤max{ptc,|ptd|}

87、

88、

89、

90、上式中，ptc和ptd分别为电动汽车群t时段的充电功率和放电功率，tend和tnext分别为电动汽车群进行充放电调度的最早和最迟时间，和分别为电动汽车群t时段的能量累积上边界和下边界，ptmax+和ptmax-分别为电动汽车群t时段的充电功率边界和放电功率边界，和分别为电动汽车群的充电和放电损耗系数，为电动汽车群t时段的能量累积水平，为电动汽车群t-1时段的能量累积水平。

91、进一步的，所述电动汽车群进行充放电调度的最早和最迟时间如下：

92、

93、所述电动汽车群t时段的能量累积上边界和下边界如下：

94、

95、所述电动汽车群t时段的充电功率边界和放电功率边界如下：

96、

97、所述电动汽车群的充电和放电损耗系数如下：

98、

99、上式中，ω1、ω2和ω3分别为第一、二、三类电动汽车集合，为第i台电动汽车t时段的接入状态，z为电动汽车总台数。

100、进一步的，所述第i台电动汽车t时段的接入状态如下：

101、

102、第三方面，提供一种计算机设备，包括：一个或多个处理器；

103、所述处理器，用于存储一个或多个程序；

104、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现所述的电动汽车群聚合充放电控制方法。

105、第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现所述的电动汽车群聚合充放电控制方法。

106、本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：

107、本发明提供了一种电动汽车群聚合充放电控制方法及装置，包括：对电动汽车进行归类，并确定电动汽车所属类型对应的能量累积边界和充/放电功率边界；将所述电动汽车所属类型对应的能量累积边界和充/放电功率边界代入预先构建的聚合模型对电动汽车群的充放电功率进行约束控制。本发明提供的技术方案，从能量累积视角建立考虑充放电能损耗的电动汽车群聚合模型，进而刻画电动汽车群聚合模型的充/放电功率可调度边界和能量累积边界，相比传统电动汽车群充放电优化方法，电动汽车群充放电优化仅仅需要优化控制一个电动汽车群聚合模型的充放电行为，使得电动汽车群优化的计算复杂性与电动汽车台数无关，在优化过程中也不需要与各电动汽车进行频繁参数传递，因此大大减少了计算和通信负担，可支撑相应的充放电控制算法以确定单体电动汽车的充放电行为。