电动公交车快速充电站的协调充电控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种充电控制方法，具体设及电动公交车快速充电站的协调充电控 制方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着能源紧张和气候变化的趋势加重，电动汽车由于其节能、减排、高效 的优势日益突出，得到了世界各国政府的关注和大力支持。现阶段，国内外电动汽车技术发 展曰趋成熟，各国政府也相继出台激励政策推动电动汽车的普及。随着电动汽车的大规模 接入电网，研究表明，其无序充电将给电网的安全可靠运行带来威胁。为此，我国已有城市， 如深圳等地，已设计专口针对电动汽车充放电的分时电价机制W引导电动汽车参与削峰填 谷。
[0003] 此外，电动汽车的有序充电可W最大限度地降低其运营成本或充电成本。电动公 交车作为未来交通方式的重要组成部分，其充电策略的规划将直接影响到本身的经济效益 与电网的运行，其中对电网的影响主要包括配电网线路过载，电压越限，配电变压器过载， 配电网峰谷负荷差加剧等问题。鉴于电动公交车的快速车充电将主要在专口的充电站内完 成，因此制定一种适用于电动公交车快速充电站的智能控制电动公交车充电自动开断的智 能充电控制方法是十分必要的。目前国内建设的充电站，并没有电动公交车快速充电站协 调充电控制方法的运用。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种电动公交车快速充电站的协调充电控制方法，实现电动 公交车快速充电的协调控制，有效地避开用电高峰，从而降低电动公交车快速充电对电网 的负面影响，节约电动公交车和充电站运营商的充电成本。
[0005] 本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
[0006] 电动公交车快速充电站的协调充电控制方法，所述方法包括：
[0007] (1)初始化主控机未来24小时的配电网负载信息和电价信息；
[000引 （2)获取电动公交车电池信息和公交车编号，发送至充电站；
[0009] (3)对主控机进行参数配置；
[0010] (4)制定电动公交车快速充电站的协调充电控制策略；
[0011] 妨所述客户端向各个充电机发送控制信号，控制充电机的开断。
[0012] 优选的，所述步骤（1)中未来24小时的配电网负荷信息包括：充电站未来24小 时的配电网负载信息Aj.，表示在第j个时间点电动公交车进行充电的可用容量百分比，j= 1，2,…，288,采样间隔为5分钟；所述电价信息为充电站未来24小时的用电成本cj。
[0013] 优选的，所述步骤（2)中电动公交车电池信息和公交车编号包括，电动公交车进 站时电池荷电状态SOC最低极限值F，该电动公交车编号为m，m= 1，2,…，M;其中，所述F 为当前电动公交车电池电量与该电动公交车电池容量的最低极限值;M为充电状态的电动 公交车数量。
[0014] 优选的，所述步骤（3)中对主控机进行参数配置包括，设充电站的充电机数量为 N，充电状态下的电动公交车数量为M;每台充电机的充电功率为P;配电变压器额定功率为 St;每辆电动公交车的电池容量为Bm，m= 1，2,…，M;每辆电动公交车单次行程消耗电量占 电池容量比值为Em,m= 1，2,…，M。
[0015] 优选的，所述步骤（4)的协调充电控制策略包括，若在预定时间内检测到电动公 交车进站，则执行下述步骤：
[0016] 根据电动公交车进站离站时刻调整公交车时刻表；
[0017] 构建充电站充电控制矩阵Dmxj;
[001引确定目标函数；
[0019] 确定约束条件；
[0020] 获得最优充电站充电控制矩阵Cwxj。
[0021] 进一步地，所述电动公交车离进站时刻调整公交车时刻表包括，比较充电站所有 电动公交车的离进站时刻是否与公交车时刻表一致；若不一致则通过其编号提取该充电公 交车的荷电状态SOC的最低极限值F，电池总容量的比值Em和电池容量Bm，更新所述公交车 时刻表。
[002引进一步地，所述构建充充电站充电控制矩阵D"x,，其中包含的dmj为第m辆电动公 交车在当前时刻至第j时段是否处于充电状态；若dmj.= 1，表示第m辆充电公交车在j时 段处于充电状态，若屯^=0,则为未充电状态；其中，m= 1，2,…，M;M为充电状态下的电 动公交车数量；j= 1，2,…，JJ= 288。
[0023] 进一步地，所述目标函数为充电费用最小化，其表达式为：
[0024] (1);
[0025] 式（1)中，屯^为第m辆电动公交车在当前时刻至第j时段的状态，M为充电状态 下的电动公交车数量，P为每台充电机充电功率，At为时间间隔，Cj为充电站未来24小时 的用电成本。
[0026] 进一步地，所述约束条件包括，在任意时间段，配电变压器不过载；即配电变压器 的可用充电容量大于所有充电状态的电动公交车充电功率之和，其表达式为；
[0027] (2)
[002引式（2)中，A为充电负荷的平均功率因数，St为配电变压器额定功率；dmj.为第m辆电动公交车在当前时刻至第j时段的状态，M为充电状态下的电动公交车数量，P为每台 充电机充电功率，Aj为充电站未来24小时的配电网负载信息；
[0029] 充电状态下的电动公交车数量M不超过充电站的充电机数量N，则
[0030]
(3);
[0031] 根据更新的公交车时刻表，确定电动公交车无法充电的时间范围；其中，每辆公交 车在未来的J= 1440时间段中完整的进站离站次数为a。，m= 1，2,…，M，与其对应每次进 (4)； 站离站时间分别为Smi和1mi,i= 1，2,…，a。，现J
[0032]
[003引 当dmj= 0时，电动公交车未充电；
[0034] 所述电动公交车充电时间段为连续式充电，其约束条件为；
[0035]
(5)，
[0036] 0 > 0G{0,U
[0037] 式巧）中，dj.为第j时段充电状态的电动公交车；
[003引充电后的电量大于最低要求电量且小于充电机电池容量；即每次停靠过程中，充 电的公交车离站时的电池荷电状态SOC不小于某一次离站到下一次进站消耗的平均电量 占总电量的比值Em,m= 1，2,…，M与充电公交车的荷电状态SOC最低极限值F之和，其表 达式为；
[0039] 巧）
[0040] 不等式组做中，YmAA为第m辆充电公交车第i次进站的电池荷电状态SOC。
[004U 进一步地，利用Em通过累加方式对式（6)进行转换，获取关于的不等式组，使 得第m辆电动公交车前i(l《i《3m)次充电电量之和分别满足最低要求电量且小于充电 机电池容量；
[0042]
[0043] 进一步地，采用混合整数规划法求解式（1)-式化）；若无解，将每次离站时间延 长5min，并利用式（7)重新计算，若达到充电公交车荷电状态的最低极限值F时无解，则降 低所述最低限制F至应急情况下最低极限值再次求解，若仍无解，则放弃此次充电；根据 上述计算最终获得最优充电站充电控制矩阵Cwx,。
[0044] 与现有技术比，本发明达到的有益效果是；
[0045] 本发明将所有的电动公交车的信息输入在充电机和充电机客户端完成，操作简 便。
[0046] 客户端根据输入的系统状态，制定充电站所有电动公交车最优充电策略，实现电 动公交车快速充电站协调充电控制。降低了电动公交车快速充电对电网的负面影响，且节 约了电动公交车和充电站运营商的充电成本。
[0047] 该控制方法在满足公交车电能需求的前提下，结合系统负荷状态，避开用电高峰， 避免线路、变压器过载，实现电力资源经济有效配置。
【附图说明】
[0048] 图1为电动公交车快速充电站协调控制方法流程图。
【具体实施方式】
[0049] 下面结合附图对本发明进一步说明。
[0050] 如图1所示，电动公交车快速充电站的协调充电控制方法，所述方法包括：
[0化^ (1)初始化主控机未来24小时的配电网负载信息和电价信息；所述步骤（1)中未 来24小时的配电网负荷信息包括：充电站未来24小时的配电网负载信息Aj.，表示在第j个 时间点电动公交车进行充电的可用容量百分比，j= 1，2,…，288,采样间隔为5分钟；所述 电价信息为充电站未来24小时的用电成本cj。
[0化2] (2)获取电动公交车电池信息和公交车编号，发送至充电站；所述步骤（2)中电动 公交车电池信息和公交车编号包括，电动公交车进站时电池荷电状态SOC最低极限值F，该 电动公交车编号为m，m= 1，2,…，M;其中，所述F为当前电动公交车电池电量与该电动公 交车电池容量的最低极限值;M为充电状态的电动公交车数量。
[0053] (3)对主控机进行参数配置；所述步骤（3)中对主控机进行参数配置包括，设充电 站的充电机数量为N，充电状态下的电动公交车数量为M;每台充电机的充电功率为P;配电 变压器额定功率为St;每辆电动公交车的电池容量为Bm，m= 1，2,…，M;每辆电动公交车单 次行程消耗电量占电池容量比值为Em,m= 1，2,…，M。
[0化4] (4)制定电动公交车快速充电站的协调充电控制策略；
[0055] 所述步骤（4)的协调充电控制策略包括，若在预定时间内检测到电动公交车进 站，则执行下述步骤：
[0056] 根据电动公交车进站离站时刻调整公交车时刻表；
[0化7] 构建充电站充电控制矩阵Dmxj;
[0化引确定目标函数；
[0化9] 确定约束条件；
[0060] 获得最优充电站充电控制矩阵Cwxj。
[0061] 所述电动公交车离进站时刻调整公交车时刻表包括，比较充