一种广泛分布式电动汽车控制方法
【专利摘要】一种广泛分布式电动汽车控制方法，包括应用层中集成车载智能EV矩阵控制系统的广泛分布式的电动汽车集群；业务层中若干区域主动式EV矩阵能源分配与监测系统，与其对应进行通信及协调控制的配电自动化子站，对二者进行管理与控制的配电自动化主站；平台层中的配电调度自动化系统、输电调度自动化系统。系统具有分布式计算特性，支持即插即用、开放互联、自由对等，电动汽车集群内任意一点与其他一点或多点正常情况下能够直接发起或响应充放电需求而不需要供电侧的干预和介入；当系统内应用层的需求发生极端情况，区域内所有的应用层需求互相之间不能满足时，区域主动式EV矩阵能源分配与监测系统介入进行协调与分配，进一步地，可以向更高的配电自动化主站、配电调度自动化系统、输电调度自动化系统申请协调、控制与调度。
【专利说明】
_种广泛分布式电动汽车控制方法
技术领域
[0001]本发明为一种广泛分布式电动汽车控制方法，属于智能控制技术在电力系统中的应用，尤其适用于广泛分布式电动汽车在智能电网中的接入、控制和利用领域。
【背景技术】
[0002]在燃料价格持续波动性攀升、化石能源逐步枯竭、全球气候变暖愈演愈烈的背景下，电动汽车以电代油，作为解决交通、能源和环境问题的重要手段，在国际上逐步受到重视，当前已在北美、欧洲、日本等区域或国家形成规模市场。大量电动汽车投入运营，将对电力系统产生很大影响。电动汽车充放电机产生的谐波将恶化局部电网的电能质量；同时，电动汽车充放电在时间和空间上具有一定的随机性和间歇性:在非低谷用电期的充电行为将拉高负荷峰值，当现有配电网线路容量裕度较小时会使系统过载;同样，对电动汽车放电不加控制也很难使其起到削峰的作用。因此，建立一个电动汽车充放电控制策略，从整体上协调区域内电动汽车的充放电，能够在很大程度上消除电动汽车充放电随机性对电网造成的不利影响，对于提高电动汽车规模化应用后电网的安全性具有重大的现实意义。
[0003]当前对电动汽车充放电的控制主要是沿用传统的发电系统调度方式，即由输电系统调度中心统一控制所有电动汽车充放电行为的集中控制模式，但考虑到未来电动汽车数量可能非常庞大，集中控制模式可能导致在相应的最优化问题求解时速度非常慢;此外，不同地区在负荷特性、配电线路容量裕度以及电动汽车用户数量上存在很大差异，集中控制模式主要考虑系统总体功率平衡和稳定运行，很难兼顾每个地区的不同特点。针对集中控制模式的不足，新近提出一种分层分区控制的方法，该方法基于多代理技术，并结合电动汽车控制的特点，将电动汽车控制结构分解为输电系统调度和配电系统调度以及区域内直接控制三个层级。输电系统调度可用传统电力系统调度方法求解;配电调度中心根据接收到的调度命令，结合下级各区域的电动汽车数量、参与V2G( vehicle-to-grid)比例、配电网线路容量合理分配各区域调度任务。对于每一个区域都设有电动汽车控制中心负责协调和控制本区域内电动汽车的充放电行为。但是上述方式中，都有不足之处:即二者都不能提前获取电动汽车的需求信息，所有的调度、分配、控制都是基于电动汽车发生需求后，或者使用特定的数学方法预测或者预估电动汽车的需求；电动汽车的信息流动方向为单工模式，即从单个电动汽车节点到供电侧再到调度侧，然后从调度侧到供电侧再到单个电动汽车节点，各节点之间，以及各节点到供电侧，互相之间的需求信息都是互相隔离和封闭的。
[0004]本发明针对当前电动汽车控制策略的不足，提出了一种新的规模化电动汽车控制方法，尤其是广泛分布式、非集中充电站的电动汽车集群的控制方式。针对在家庭、充电粧或其他车库进行常规充放电的电动汽车，充分考虑了电动汽车充放电地点的分散性;该策略基于能源互联网的即插即用、开放互联、自由对等、用户需求为驱动的基本特性，通过便捷可靠的无线通信方式，构建符合电动汽车使用特性的数据模型、与其对应的通信和控制模式以及各级控制系统，各节点基于双向和多向信息进行智能化决策，不但能够获取供电侧的相应信息，更能获取其他节点的状态，解决了传统控制方式只能被动获取电动汽车节点信息或者通过数学手段预测节点信息的被动信息获取方式，变电动汽车控制方式被动为主动，同时实现用户之间直接进行需求交换，用户体验和用户需求透明化和扁平化;区域控制中心充当保护、监督和调配的角色，在正常情况下仅是确保安全运行的监督，极端情况下才介入进行管理和控制，以及申请上级系统的协调、支持与调配。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种广泛分布式电动汽车控制方法，适用于非集中式充电站的广泛分布式电动汽车接入电网，及随之产生的充放电需求管理，能够使电动汽车实现即插即用、开放互联、自由平等的特性，同时实现用户之间直接进行需求交换，用户需求的透明化、信息传递的扁平化以及系统控制与响应的分布化。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:包括应用层中集成车载智能EV矩阵控制系统(2)的广泛分布式的电动汽车(I)集群;业务层中若干区域主动式EV矩阵能源分配与监测系统(4)，与其对应进行通信及协调控制的配电自动化子站(5)，对二者进行管理与控制的配电自动化主站(7);平台层中的配电调度自动化系统(8)、输电调度自动化系统
(9)。位于应用层的广泛分布式电动汽车(I)集群，其车载智能EV矩阵控制系统(2)，实现任意一点与其他一点或者多点能够直接发起和结束充放电需求而不需要供电侧的干预和介入;当系统内应用层的需求发生极端情况，区域内所有的应用层需求互相之间不能满足时，区域主动式EV矩阵能源分配与监测系统(4)介入进行协调与分配，进而可以通过配电自动化子站(5)向更高的配电自动化主站(7)申请协调控制，配电自动化主站(7)—方面直接进行协调与分配，另一方面必要时可以向更高的配电调度自动化系统(8)申请协调控制，进一步地，配电调度自动化系统(8)、输电调度自动化系统(9)以类似的工作机制工作。
[0007]进一步地，本发明所述的应用层广泛分布式的电动汽车(I)集群，通过集成的车载智能EV矩阵控制系统(2)，一方面使用无线通信网络(15)与集群内任意其他电动汽车(I)进行双向通信，另一方面与业务层的区域主动式EV矩阵能源分配与监测系统(4)进行双向通
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[0008]进一步地，本发明所述的广泛分布式的电动汽车(I)集群，实现任意两点和多点之间的通信，各节点基于双向和多向信息进行智能化决策，不但能够获取供电侧的相应信息，亦能获取其他节点的状态信息;具有分布式计算特性，支持即插即用、开放互联、自由对等，用户需求的透明化、信息传递的扁平化以及系统控制与响应的分布化;其集成的车载智能EV矩阵控制系统(2)，能对电动汽车自身进行管理，也可以获取供电侧的信息，还可以与区域内任意一台或多台电动汽车直接通信，获取其他电动汽车的特定信息，进而，可以直接向符合条件的一台或多台特定电动汽车发起或者结束充电或放电需求；电动汽车(I)集群内部通信的同时，车载智能EV矩阵控制系统(2)实时与区域主动式EV矩阵能源分配与监测系统(4)通信，一方面将电动汽车集群的状态信息报送给系统，另一方面一旦发生电动汽车集群内部不能直接匹配的情况，则车载智能EV矩阵控制系统(2)可以向区域主动式EV矩阵能源分配与监测系统(4)发起需求。
[0009]进一步地，本发明所述的区域主动式EV矩阵能源分配与监测系统(4)，正常情况下监督辖区内所有电动汽车(I)的状态信息，并实时计算与主动预防能源需求与分配的极端情况;当电动汽车(I)集群内部充电和放电需求不能匹配时，区域主动式EV矩阵能源分配与监测系统(4)主动介入，进行能源的分配与调度;在其辖区范围内仍然不能满足要求时，向上一级系统申请协调与调度控制。
[0010]与现有技术相比，本发明的优点是:
(I)传统的电动汽车的信息流动方向为单工模式，即从单个电动汽车节点到供电侧再到调度侧，然后从调度侧到供电侧再到单个电动汽车节点，各节点之间，以及各节点到供电侦U，互相之间的需求信息都是互相隔离和封闭的。本发明能够实现广泛分布式电动汽车集群任意两点和多点之间的通信，构建符合电动汽车使用特性的数据模型、与其对应的通信和控制模式以及各级控制系统，各节点基于双向和多向信息进行智能化决策，不但能够获取供电侧的相应信息，更能获取其他节点的状态信息。
[0011](2)由于信息共享方式的改变，使得广泛分布式电动汽车集群内任意一点能够直接发起或者响应充放电需求，进而实现用户需求驱动，并实现了基于能源互联网的即插即用、开放互联、自由对等特性，同时实现用户之间直接进行需求交换，用户需求的透明化、信息传递的扁平化以及系统控制与响应的分布化。
[0012](3)传统控制方式中所有的调度、分配、控制都是基于电动汽车发生需求后，或者使用特定的数学方法预测或者预估电动汽车的需求，只能被动获取电动汽车节点信息，因而其控制方式可定义为被动响应式。本发明可以变电动汽车控制方式被动为主动，由电动汽车节点自身实现需求匹配和通信控制，主动进行状态信息的更新和互通，区域控制中心充当保护、监督和调配的角色，在正常情况下仅是确保安全运行的监督，极端情况下才介入进行管理和控制，以及申请上级系统的协调、支持与调配。
[0013](4)方案实施依赖的主要通信方式为无线通信，不需要对现有系统进行大规模改造，且具有便捷、可靠、覆盖区域广泛等特点，实施的成本和难度低。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的系统逻辑结构图。
[0015]图中:1、电动汽车；2、车载智能EV矩阵控制系统；3、配电网接入点；4、区域主动式EV矩阵能源分配与监测系统；5、配电自动化子站;6、与配电自动化子站同级的变电站自动化系统；7、配电自动化主站;8、配电调度自动化系统;9、输电调度自动化系统；10、电网平台；U、与配电自动化主站同级的其他系统；12、远方终端；13、其他配网设备；14、逻辑分层概念区域(平台层、业务层、应用层)。
[0016]图2是本发明的系统拓扑结构图。
[0017]图中:1、电动汽车;2、车载智能EV矩阵控制系统;4、区域主动式EV矩阵能源分配与监测系统;7、配电自动化主站；15、无线通信网络。
【具体实施方式】
[0018]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。此处所描述的具体实施例，用以解释本发明，并不限于本发明。
[0019]如图1所示，电力系统包括平台层、业务层、应用层三个逻辑区域。位于应用层的广泛分布式电动汽车(I)集群，以及远方终端(12)及其他配网设备(13)通过配电网接入点(3)接入配电网，电动汽车(I)集群任意两点可以通过车载智能EV矩阵控制系统(2)直接通信，并且与业务层的区域主动式EV矩阵能源分配与监督系统(4)通信，区域主动式EV矩阵能源分配与监督系统(4)与区域内的配电自动化子站(5)直接通信，配电自动化子站(5)与同级的变电站自动化系统(6)通信的同时，接受上级配电自动化主站(7)的调度与控制，进一步地，配电自动化主站(7)接受平台层的配电自动化调度系统(8)及更高层级的输电调度自动化系统(9)管理。
[0020]本发明的工作过程如下:
广泛分布式电动汽车(I)集群内任意一点，其车载智能EV矩阵控制系统(2)—方面能够实时计算和监督自身的状态，另一方面能够实时与整个集群内的任意节点通信，当其产生充电或者放电需求时，通过车载智能EV矩阵控制系统(2)在通信网络内发送需求，或者实时响应任意其他节点的充电或者放电需求，进而实现用户需求的透明化、信息传递的扁平化以及系统控制与响应的分布化;集群内任意两点或者多点一旦实现需求的互相匹配，则自动开始能量的传输过程，不需要更高级的系统介入管理，但是车载智能EV矩阵控制系统(2)会实时向区域主动式EV矩阵能源分配与监督系统(4)汇报当前信息；一旦区域内的电动汽车集群需求出现极端情况，内部不能互相匹配时，区域主动式EV矩阵能源分配与监督系统
(4)主动介入，在其能力范围内分配与调度能源，一旦超出其能力范围，则依据从低级至高级的顺序，依次通过配电自动化子站(5)、配电自动化主站(7)，配电调度自动化系统(8)、输电调度自动化系统(9)来分配、管理和调度能源。
[0021]对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从任何角度，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0022]以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。
【主权项】
1.一种广泛分布式电动汽车控制方法，其特征在于:包括应用层中集成车载智能EV矩阵控制系统(2)的广泛分布式的电动汽车(I)集群;业务层中若干区域主动式EV矩阵能源分配与监测系统(4)，与其对应进行通信及协调控制的配电自动化子站(5)，对二者进行管理与控制的配电自动化主站(7);平台层中的配电调度自动化系统(8)、输电调度自动化系统(9)02.根据权利要求1所述的一种广泛分布式电动汽车控制方法，其特征在于:所述的广泛分布式电动汽车(I)集群内任意一点与其他一点或者多点能够直接发起或响应充放电需求而不需要供电侧的干预和介入；当系统内应用层的需求发生极端情况，区域内所有的应用层需求互相之间不能满足时，区域主动式EV矩阵能源分配与监测系统(4)介入进行协调与分配，进一步地，可以通过配电自动化子站(5)向更高的配电自动化主站(7)申请协调控制，配电自动化主站(7)—方面直接进行协调与分配，另一方面必要时可以向更高的配电调度自动化系统(8)申请协调控制，进一步地，配电调度自动化系统(8)、输电调度自动化系统(9)以类似的工作机制工作。3.根据权利要求1所述的一种广泛分布式电动汽车控制方法，其特征在于:所述的广泛分布式的电动汽车(I)集群，实现任意两点和多点之间的通信，各节点基于双向和多向信息进行智能化决策，不但能够获取供电侧的相应信息，亦能获取其他节点的状态信息;具有分布式计算特性，支持即插即用、开放互联、自由对等，用户需求的透明化、信息传递的扁平化以及系统控制与响应的分布化;其集成的车载智能EV矩阵控制系统(2)，首先对电动汽车自身进行管理，其次可以获取供电侧的信息，进一步地，区域内任意两台电动汽车可以直接通信，获取其他电动汽车的特定信息，进一步地，可以直接向符合条件的一台或多台特定电动汽车发起或者响应充电或放电需求;电动汽车(I)集群内部通信的同时，车载智能EV矩阵控制系统(2)实时与区域主动式EV矩阵能源分配与监测系统(4)通信，一方面将电动汽车集群的状态信息报送给系统，另一方面一旦发生电动汽车集群内部不能直接匹配的情况，则车载智能EV矩阵控制系统(2)可以向区域主动式EV矩阵能源分配与监测系统(4)发起需求。4.根据权利要求1所述的一种广泛分布式电动汽车控制方法，其特征在于:所述的区域主动式EV矩阵能源分配与监测系统(4)，正常情况下监督辖区内所有电动汽车(I)的状态信息，并实时计算与主动预防能源需求与分配的极端情况；当电动汽车(I)集群内部充电和放电需求不能匹配时，区域主动式EV矩阵能源分配与监测系统(4)主动介入，进行能源的分配与调度;在其辖区范围内仍然不能满足要求时，向上一级系统申请协调与调度控制。5.根据权利要求1所述的一种广泛分布式电动汽车控制方法，其特征在于:所述的应用层的广泛分布式的电动汽车(I)集群，通过集成的车载智能EV矩阵控制系统(2)，使用无线通信网络(15)与集群内任意其他电动汽车(I)进行双向通信，进一步地与业务层的区域主动式EV矩阵能源分配与监测系统(4)进行双向通信。
【文档编号】H02J13/00GK106026192SQ201610378774
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月1日
【发明人】刘宝良, 刘莉, 王刚, 罗晓乐, 尹博, 王达, 赵文静
【申请人】沈阳工程学院