本发明公开了一种住宅小区新能源汽车分时充电运行方法，属于电动汽车充电调度的技术领域。
背景技术：
随着私人打的服务的日益普及，人们出行打的更为方便，然而随着新能源汽车的规模化发展，在车流量较大区域中的充电站易出现设施占用和排队等待充电的问题，这制约了用户灵活充电且影响其提供的打的服务。通常住宅小区广泛分布于城市各区域，充电资源相对丰富且存在潜在的利用价值，然而，这些区域中的充电资源大多私用且仅能慢充不易利用，故充电资源在白天空闲的状态不可避免。迄今为止提出的住宅小区新能源汽车的运行策略多针对夜间车辆的充电问题，鲜有文献针对住宅小区设施在白天闲置的问题。本发明旨在提出一种充电设施配置方案并改变其运行方式，挖掘住宅小区充电资源的潜在价值进而对其有效利用，从而提高提供打的服务的车主的充电灵活性。
技术实现要素：
本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供了一种住宅小区新能源汽车分时充电运行方法，在满足本住宅小区用户慢充需求的同时亦能满足白天非本住宅小于用户的快充需求，解决了现有住宅小区新能源汽车运行策略鲜有利用白天闲置设施的技术问题。
本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：
一种住宅小区新能源汽车分时充电运行方法，采集住宅小区内可开放使用的多枪充电桩的信息，设置白天充电时间段，设置多枪充电桩中一个枪头的功率为整个充电桩的功率，在白天充电时间段内优先调度可开放使用的多枪充电桩向提供打的服务的车辆充电，并拒绝单次充电需求较大的非住宅小区车辆的充电预约，待白天充电时段结束后在固定功率范围内设置多枪充电桩各枪头的功率。
进一步的，住宅小区新能源汽车分时充电运行方法中，可开放使用的多枪充电桩为满足住宅小区车辆次日白天充电需求后剩余的多枪充电桩。
进一步的，住宅小区新能源汽车分时充电运行方法中，提供打的服务的车辆及非住宅小区车辆通过互联网平台向住宅小区内可开放使用的多枪充电桩发出充电预约，在预约车辆超过预留时间还未到达住宅小区时取消充电预约。
进一步的，住宅小区新能源汽车分时充电运行方法中，在非住宅小区车辆单次充电需求超过多枪充电桩功率80％时拒绝该非住宅小区车辆的充电预约。
一种提高住宅小区内充电设施利用率的方法，采用上述方法调度住宅小区内可开放使用的多枪充电桩，考虑各多枪充电桩运行时间以及功率范围确定住宅小区充电设施的利用率λcf为：
本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：本发明从另一角度为住宅小区充电设施配置和运行方式提供了新思路，通过构建一种住宅小区充电桩配置方案提出一种住宅小区新能源汽车分时充电运行机制，即在住宅小区配置一桩多枪充电桩，通过互联网平台共享空闲充电桩状态进而实现闲置充电桩的对外开放；在峰谷电价的激励下实施新能源汽车分时充电的运行机制，同时满足非本住宅小区用户在白天的充电需求和本住宅小区用户在夜间的充电需求，既能提高住宅小区充电设施的利用率，又能减轻周边公共快速充电站的运行负担。
附图说明
图1为不同soc下动力电池最佳充电功率曲线的示意图。
图2为不同充电时间下动力电池最佳充电功率曲线的示意图。
图3为本住宅小区新能源汽车起始充电时刻的分布图。
图4为非本住宅小区新能源汽车起始充电时刻的分布图。
图5为本住宅小区新能源汽车充电时间的分布图。
图6为非本住宅小区新能源汽车充电频率的分布图。
图7为本住宅小区新能源汽车日充电负荷曲线的示意图。
图8为非本住宅小区新能源汽车充电时间的分布图。
图9为不同充电车次渗透率下非本住宅小区新能源汽车充电负荷曲线的示意图。
图10为不同充电车次渗透率下本住宅小区充电设施利用率的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明。
本发明针对现有住宅小区新能源汽车充电运行机制多有解决夜间车辆充电问题而鲜有解决白天闲置设施运行的缺陷，提出了一种住宅小区新能源汽车分时充电运行方法。
若：①一桩多枪充电桩的枪头数为4，具备快、慢充功能；②互联网平台共享白天空闲充电桩。
则：住宅小区配置一桩多枪充电桩，通过互联网平台可实现充电资源对外开放，由此新能源汽车分时充电运行机制如下：①设定充电桩的运行时段，进入住宅小区的新能源汽车可分为本住宅小区新能源汽车和非本住宅小区新能源汽车，设定住宅小区内的充电桩分时运行可将两种车辆的充电运行分离，兼顾本住宅小区部分用户在白天的充电需求保留相应的充电桩不对外开放，同时本住宅小区大部分用户白天可委托物业对其充电桩实施管理；②制定充电桩的运行规则，为保证夜间本住宅小区用户的自由充电需求，设置充电桩的各个枪头为固定功率范围使其运行互不干扰，同时为满足非本住宅小区用户的白天快充需求，设置充电桩的功率到一个枪头中。
为实现住宅小区充电资源高效利用并满足非本住宅小区用户的灵活充电需求，应引入电价机制。
若：①提供打的服务的车辆，其充电时间或等待时间过长或许错过客户，故其选择不等待充电；②住宅小区充电桩功率水平有限，充电需求大的非本住宅小区用户不适合在此充电，否则影响打车服务；③夜间充电在一定程度上可减轻车辆次日的充电需求。
则：在峰谷电价下，白天非本住宅小区用户会主动少充电，夜间本住宅小区用户会主动多充电。
为验证新能源汽车分时充电运行机制的可行性，基于两段式充电法建立了动力电池充电功率模型，若定义荷电状态为soc，则不同soc下动力电池最佳充电功率曲线如图1所示，相应的计算公式为：
式(1)中：pmax表示最大充电功率；soc0表示首次达到最大充电功率时的soc；soc1为最大充电功率开始下降时的soc；socmax表示soc最大值；β0表示一个参数。
动力电池充电时间的计算公式为：
tfast,charg＝χ(socexp)-χ(socarr)(2)，
式(2)中：socexp表示soc期望值；socarr表示soc起始值；χ(socexp)表示的充电时间函数为动力电池从电量安全值下限上升至soc期望值所用时间，不同充电时间下动力电池最佳充电功率曲线如图2所示。
式(3)中：t1、t2和t3表示动力电池的固有参数；相关荷电状态参数含义见式(1)；同时，β0和α0满足的方程组为：
式(4)中：q表示动力电池的额定容量，其余参数见如上公式；利用数值计算方法可求解参数α0。
以某住宅小区为例：设置本住宅小区新能源汽车数量为200辆，起始充电时刻的分布如图3所示，运行时段为每日17:00到次日6:00，充电时间的分布如图5所示，充电频率为1天1次，充电车次为200；设置非本住宅小区新能源汽车数量为100辆，起始充电时刻的分布如图4所示，运行时段为每日6:00到17:00，充电频率的分布如图6所示，若只考虑充电频率3～5次，则外来车辆最大充电车次为366；同时设置其可充电车次渗透率依次为0.2、0.4、0.6、0.8和1。传统方案下住宅小区配置200个7kw单枪桩，新方案下住宅小区配置50个28kw的4枪桩，若考虑百分之二十的本住宅小区新能源汽车在白天时段充电情形，则在新方案下可预约的多枪桩为40个，设置所有新能源汽车的电池容量为35kwh并使用即到即充方式。
此外，住宅小区配置相同类型的多枪桩，除运行时间外还需考虑其功率范围，故住宅小区的充电设施利用率为：
式(5)中：ncp为多枪充电桩的数量；pcp,max为多枪充电桩的最大功率；qcs为所有可预约多枪桩实际提供的电量，qcs的计算公式如下：
式(6)中：s为时段数；pcs,run(t)为t时刻多枪充电桩的负荷；δt为时段步长。
基于本住宅小区新能源汽车相关参数和动力电池充电功率模型，在运行时段内通过蒙特卡洛方法得到的本住宅小区新能源汽车日充电负荷曲线如图7所示，基于本住宅小区新能源汽车日充电负荷曲线，根据式(5)和式(6)计算得到住宅小区的充电设施利用率仅为0.1062。
为缩短非本住宅小区新能源汽车的单次充电时间，假设其期望电量水平不超过0.8。同时在峰谷电价机制的激励下，非本住宅小区大充电需求的新能源汽车用户可通过多次充电(设定为3次)主动减小单次需求，并结合多枪桩的最大充电功率和出租车日行驶里程(为260km～300km)估算的非本住宅小区新能源汽车充电时间的分布如图8所示。基于非本住宅小区新能源汽车充电时间并结合其相关参数和动力电池充电功率模型，在运行时段内通过蒙特卡洛方法得到不同充电车次渗透率下非本住宅小区新能源汽车的充电负荷如图9所示，计及此充电负荷估算的不同充电车次渗透率下住宅小区的充电设施利用率如图10所示。
综上，区别于住宅小区充电设施传统的配置和运行方式，本发明从另一角度为住宅小区充电设施配置和运行方式提供了新思路，通过构建一种住宅小区充电桩配置方案提出一种住宅小区新能源汽车分时充电运行机制，即在住宅小区配置一桩多枪充电桩，通过互联网平台共享空闲充电桩状态对外开放闲置的充电桩；在峰谷电价的激励下实施新能源汽车分时充电的运行机制，同时满足非本住宅小区用户在白天的充电需求和本住宅小区用户在夜间的充电需求，既能提高住宅小区的充电设施利用率，又能减轻周边公共快速充电站的运行负担。在私人打的服务广泛普遍的当下，该分时充电运行机制简洁且易于实施，尤其适用于车流量较大、周边分布公共快速充电站的住宅小区，具有良好的应用前景。