本發(fā)明涉及電動汽車充電管理領域的一種電動汽車充電功率調度優(yōu)化方法，具體涉及了一種考慮預期充電曲線的電動汽車集群充電功率調度優(yōu)化方法及系統。

背景技術：

1、用戶充電需求具有高度的時空分布特性，這使得傳統的配電網絡承受更大的壓力。例如，高峰時段集中充電可能導致局部區(qū)域的電壓偏差、線路過載甚至系統失穩(wěn)。此外，充電設備的接入還會對電力質量產生影響，例如諧波和功率因數問題。因此，如何有效管理電動汽車的充電需求成為當前電力系統研究中的一個重要課題。

2、近年來，許多研究提出了不同的電動汽車充電管理方法。例如，進行分布式充電控制能夠有效緩解電網負擔，同時提高系統的經濟性。另一方面，基于強化學習和深度學習的智能充電方法能夠更精準地應對用戶多樣化需求和不確定性負荷。此外，車輛到電網技術為電動汽車充放電提供了新的可能，進一步增強了電力系統的靈活性和可再生能源的消納能力。

3、在實際應用中，電動汽車充電的優(yōu)化模型也逐漸得到了發(fā)展。例如，基于時間電價和電池荷電狀態(tài)(state?of?charge,soc)曲線的模型能夠有效降低用戶的充電成本和電網的運行成本。此外，考慮空間和時間動態(tài)的概率模型為區(qū)域性充電需求預測提供了理論支持。

4、然而，目前的研究和應用仍面臨諸多挑戰(zhàn)，包括充電過程中的用戶行為不確定性、電動汽車充電集中控制方法與裝置較少等。因此，設計一種能夠平衡電網穩(wěn)定性和用戶充電體驗的綜合解決方案成為當前研究的重點。

技術實現思路

1、為了解決電動汽車充電過程中對電網帶來的負面影響，尤其是在住宅區(qū)域內，由于電動汽車充電負荷引起的變壓器老化、電網負荷超載和電能質量下降等問題，

2、本發(fā)明提供了一種考慮預期充電曲線的電動汽車集群充電功率調度的優(yōu)化方法及系統，以解決現有電動汽車充電優(yōu)化方法未能有效協調用戶充電需求與電網運行穩(wěn)定性之間矛盾的問題，導致電網峰谷差加劇和可再生能源利用效率偏低的技術難題。本發(fā)明通過考慮期望充電曲線，能夠在不同電池狀態(tài)下對充電功率進行更加精確的建模，并結合電網負荷和用戶充電需求，采用優(yōu)化模型實現集中式充電管理。本發(fā)明廣泛適用于住宅區(qū)域的電動汽車充電設施，特別是在對用戶用電成本和電網變壓器負荷進行綜合平衡的場景中，具有重要的實際應用價值。

3、本發(fā)明的技術方案如下：

4、一、一種考慮預期充電曲線的電動汽車集群充電功率調度優(yōu)化方法

5、首先，結合電動汽車ecc曲線構建電動汽車集群充電功率調度優(yōu)化模型；接著，獲取預測的充電負荷分布及電網負荷情況以及獲取充電區(qū)域的用戶充電需求；基于預測的充電負荷分布及電網負荷情況、充電區(qū)域的用戶充電需求對電動汽車集群充電功率調度優(yōu)化模型求解后，獲得充電區(qū)域內各個充電樁的充電功率計劃；若充電區(qū)域內接入新的車輛，則更新用戶充電需求，進而更新各個充電樁的充電功率計劃；將各個充電樁的充電功率計劃下發(fā)給電動汽車充電管理裝置，實現充電區(qū)域的所有車輛的有序充電。

6、所述電動汽車集群充電功率調度優(yōu)化模型中，優(yōu)化目標函數滿足以下公式：

7、

8、其中，f表示優(yōu)化模型的目標函數，ti表示電動汽車i的用戶充電需求時間集合，表示電動汽車i在時間段t內電動汽車的實際充電功率，ct表示時間段t內的充電電費，δt表示時間段的長度；kload是負荷對變壓器的壓力折算系數，ηt表示時間段t內變壓器的負載率，ptrespre代表預測得到的時間段t內的居民負荷，ptcarpre代表預測得到的時間段t內的車輛充電負荷，pstation代表臺區(qū)公變容量；

9、優(yōu)化約束包括ecc曲線-充電功率約束、最大充電功率約束、充電能量約束、充電啟停約束和充電時間段約束。

10、所述ecc曲線-充電功率約束滿足以下公式：

11、

12、uit∈{0,1}

13、其中，是給定充電狀態(tài)下電動汽車i在時間段t內的最大充電功率；fi()表示電動汽車i的預期充電曲線線性函數模型；sit表示電動汽車i在時間段t內的soc；表示時間段t內電動汽車i的實際充電功率；uit是描述電動汽車i在時間段t內是否正在充電的位變量；αt為減載系數；ηt表示變壓器在時間段t內的負載率；ti表示表示電動汽車i的用戶充電需求時間集合。

14、所述電動汽車充電管理裝置包括集中器和電動汽車充電控制器，集中器用于對充電區(qū)域內各個電動汽車的充電數據進行集中并生成用戶充電需求，并將用戶充電需求發(fā)送給云端，以及將云端下發(fā)的各個充電樁的充電功率計劃分配給對應的電動汽車充電控制器；每個電動汽車充電控制器用于根據充電計劃改變與車輛通訊cp信號的占空比，調節(jié)對應車輛的充電功率，以及采集車輛充電實時功率和總能量消耗并反饋集中器。

15、二、一種考慮預期充電曲線的電動汽車集群充電功率調度優(yōu)化系統

16、電動汽車充電管理裝置，用于獲取充電區(qū)域的用戶充電需求以及根據接收的各個充電樁的充電功率計劃對車輛的充電進行控制；

17、充電負荷分布預測單元，用于預測充電負荷分布；

18、電網負荷情況獲取單元，用于獲取電網負荷情況；

19、實時調度優(yōu)化單元，用于基于預測的充電負荷分布、電網負荷情況以及充電區(qū)域的用戶充電需求求解電動汽車集群充電功率調度優(yōu)化模型，獲得各個充電樁的充電功率計劃并發(fā)送給電動汽車充電管理裝置。

20、三、一種計算機設備

21、所述設備包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現所述一種考慮預期充電曲線的電動汽車集群充電功率調度優(yōu)化方法的步驟。

22、四、一種計算機可讀存儲介質

23、所述介質上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現所述一種考慮預期充電曲線的電動汽車集群充電功率調度優(yōu)化方法的步驟。

24、五、一種計算機程序產品

25、所述產品包括計算機程序/指令，該計算機程序/指令被處理器執(zhí)行時實現所述一種考慮預期充電曲線的電動汽車集群充電功率調度優(yōu)化方法的步驟。

26、本發(fā)明具有以下有益效果：

27、一方面，本發(fā)明采用考慮ecc曲線的功率優(yōu)化模型，其以電動汽車充電的恒流恒壓方法為基礎，得到線性化的電動汽車充電的ecc曲線，以此曲線作為電動汽車充電功率的約束條件，能夠使得模型輸出盡可能貼近電動汽車充電的實際功率，在實現快速充電的同時，避免熱應力等影響，減少了對電池的磨損。

28、另一方面，本發(fā)明綜合考慮用戶電費和變壓器壓力。在本發(fā)明中，建立的優(yōu)化模型的目標函數包括峰谷電價背景下，電動汽車在一定時間內充電產生的電費，以及充電負荷和居民負荷對于變壓器的壓力的折算成本，并將目標設置為成本和最小，能起到減少用戶充電消費、緩解公共變壓器負荷壓力的效果，實現用戶側和電網側共同受益的效果。

技術特征：

1.一種考慮預期充電曲線的電動汽車集群充電功率調度優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的一種考慮預期充電曲線的電動汽車集群充電功率調度優(yōu)化方法，其特征在于，所述電動汽車集群充電功率調度優(yōu)化模型中，優(yōu)化目標函數滿足以下公式：

3.根據權利要求2所述的一種考慮預期充電曲線的電動汽車集群充電功率調度優(yōu)化方法，其特征在于，所述ecc曲線-充電功率約束滿足以下公式：

4.根據權利要求1所述的一種考慮預期充電曲線的電動汽車集群充電功率調度優(yōu)化方法，其特征在于，所述電動汽車充電管理裝置包括集中器和電動汽車充電控制器，集中器用于對充電區(qū)域內各個電動汽車的充電數據進行集中并生成用戶充電需求，并將用戶充電需求發(fā)送給云端，以及將云端下發(fā)的各個充電樁的充電功率計劃分配給對應的電動汽車充電控制器；每個電動汽車充電控制器用于根據充電計劃改變與車輛通訊cp信號的占空比，調節(jié)對應車輛的充電功率，以及采集車輛充電實時功率和總能量消耗并反饋集中器。

5.一種考慮預期充電曲線的電動汽車集群充電功率調度優(yōu)化系統，其特征在于，包括：

6.一種計算機設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現權利要求1至4中任一項所述一種考慮預期充電曲線的電動汽車集群充電功率調度優(yōu)化方法的步驟。

7.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現權利要求1至4中任一項所述一種考慮預期充電曲線的電動汽車集群充電功率調度優(yōu)化方法的步驟。

8.一種計算機程序產品，包括計算機程序/指令，其特征在于，該計算機程序/指令被處理器執(zhí)行時實現權利要求1至4中任一項所述一種考慮預期充電曲線的電動汽車集群充電功率調度優(yōu)化方法的步驟。

技術總結
本發(fā)明公開了一種考慮預期充電曲線的電動汽車集群充電功率調度優(yōu)化方法。首先，結合電動汽車ECC曲線構建電動汽車集群充電功率調度優(yōu)化模型；接著，獲取預測的充電負荷分布及電網負荷情況以及獲取充電區(qū)域的用戶充電需求；基于預測的充電負荷分布及電網負荷情況、充電區(qū)域的用戶充電需求對電動汽車集群充電功率調度優(yōu)化模型求解后，獲得充電區(qū)域內各個充電樁的充電功率計劃；若充電區(qū)域內接入新的車輛，則更新用戶充電需求，進而更新各個充電樁的充電功率計劃；將各個充電樁的充電功率計劃下發(fā)給電動汽車充電管理裝置，實現充電區(qū)域的所有車輛的有序充電。本發(fā)明實現了集群充電場景下充電控制、采集、通訊一體化。

技術研發(fā)人員：褚玘鋮,郭宸旭,金謙豪,霍英寧,耿光超
受保護的技術使用者：浙江大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15