基于双重能源的充电控制方法及系统

摘要

本发明涉及一种基于双重能源的充电控制方法及系统，通过计算预设成本范围内允许充电的汽车数量，并取单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量、充电站的充电节点数量以及在预设成本范围内允许充电的汽车数量中的最小值作为单位充电时间段内允许充电的汽车数量，确保在预设成本约束的前提条件下，使尽可能多的汽车进行充电，从而使汽车等待充电的时间最小化，由于对成本进行了约束，又使在单位充电时间段内尽可能多地消耗可再生资源，能减少从电网购买电量，从而降低充电成本。

权利要求

1.一种基于双重能源的充电控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量；

获取所述单位充电时间段内的再生能源总量；

根据所述单位充电时间段内的再生能源总量、所述单位充电时间段内的电网电力价格、单位充电时间段内的预设成本以及单个待充电汽车的充电电量，计算在所述预设成本范围内允许充电的汽车数量；

取所述单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量、充电站的充电节点数量以及在所述预设成本范围内允许充电的汽车数量中的最小值，确定所述单位充电时间段内允许充电的汽车数量；

在所述单位充电时间段内控制对所述单位充电时间段内允许充电的汽车数量的汽车进行充电。

2.根据权利要求1所述的基于双重能源的充电控制方法，其特征在于，所述在所述单位充电时间段内控制对所述单位充电时间段内允许充电的汽车数量的汽车进行充电步骤之后还包括：根据所述单位充电时间段内的再生能源总量、所述单位充电时间段内允许充电的所述充电汽车数量、所述单个待充电汽车充电电量以及所述单位充电时间段，计算所述单位充电时间段内消耗可再生能源的速率，以确定所述单位充电时间段内消耗的可再生能源以及需购买的电量；

其中，计算所述单位充电时间段内消耗可再生能源的速率的具体公式为：

式中，所述En为第n个单位充电时间段内的再生能源总量，所述Kn为第n个单位充电时间段内允许充电的汽车数量，所述ε为单个待充电汽车的充电电量，所述Wn为第n个单位充电时间段内消耗可再生能源的速率，所述τ为所述单位充电时间段。

3.根据权利要求1或2所述的基于双重能源的充电控制方法，其特征在于，计算在所述预设成本范围内允许充电的汽车数量的具体公式为：式中，所述K'n为第n个单位充电时间段内在所述预设成本范围内允许充电的汽车数量，所述En为第n个单位充电时间段内的再生能源总量，所述 为单位充电时间段内的预设成本，所述Pn为第n个单位充电时间段内的电网电力价格，所述ε为单个待充电汽车的充电电量。

4.根据权利要求2所述的基于双重能源的充电控制方法，其特征在于，所述获取所述单位充电时间段内的再生能源总量的步骤具体包括：根据所述单位充电时间段的前一单位充电时间段内的再生能源总量、所述单位充电时间段的前一单位充电时间段内消耗可再生能源的速率、所述单位充电时间段以及所述单位充电时间段内产生的可再生能源，计算所述单位充电时间段内的再生能源总量；

其中，计算所述单位充电时间段内的再生能源总量的具体公式为：

En+1＝En-Wn·τ+Ean；

式中，所述En+1为第n+1个单位充电时间段内的再生能源总量，所述Ean为第n个单位充电时间段内产生的可再生能源。

5.根据权利要求1所述的基于双重能源的充电控制方法，其特征在于，所述获取单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量的步骤具体为：根据所述单位充电时间段的前一单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量、所述单位充电时间段的前一单位充电时间段内允许充电的汽车数量以及所述单位充电时间段的前一单位充电时间段内到达充电站的汽车数量，计算所述单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量；

其中，计算所述单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量的具体公式为：

Qn+1＝Qn-Kn+An；

式中，所述Qn+1为第n+1个单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量，所述Qn为第n个单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量，所述Kn为第n个单位充电时间段内允许充电的汽车数量，所述An为第n个单位充电时间段内到达充电站的汽车数量。

6.一种基于双重能源的充电控制系统，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量；

第二获取模块，用于获取所述单位充电时间段内的再生能源总量；

计算模块，用于根据所述单位充电时间段内的再生能源总量、所述单位充电时间段内的电网电力价格、单位充电时间段内的预设成本以及单个待充电汽车的充电电量，计算在所述预设成本范围内允许充电的汽车数量；

确定模块，用于取所述单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量、充电站的充电节点数量以及在所述预设成本范围内允许充电的汽车数量中的最小值，确定所述单位充电时间段内允许充电的汽车数量；

第一控制模块，用于在所述单位充电时间段内控制对所述单位充电时间段内允许充电的汽车数量的汽车进行充电。

7.根据权利要求6所述的基于双重能源的充电控制系统，其特征在于，还包括：第二控制模块，用于根据所述单位充电时间段内的再生能源总量、所述单位充电时间段内允许充电的所述充电汽车数量、所述单个待充电汽车充电电量以及所述单位充电时间段，计算所述单位充电时间段内消耗可再生能源的速率，以确定所述单位充电时间段内消耗的可再生能源以及需购买的电量；

其中，计算所述单位充电时间段内消耗可再生能源的速率的具体公式为：

式中，所述En为第n个单位充电时间段内的再生能源总量，所述Kn为第n个单位充电时间段内允许充电的汽车数量，所述ε为单个待充电汽车的充电电量，所述Wn为第n个单位充电时间段内消耗可再生能源的速率，所述τ为所述单位充电时间段。

8.根据权利要求6或7所述的基于双重能源的充电控制系统，其特征在于，所述计算模块计算在所述预设成本范围内允许充电的汽车数量的具体公式为：式中，所述K'n为第n个单位充电时间段内在所述预设成本范围内允许充电的汽车数量，所述En为第n个单位充电时间段内的再生能源总量，所述 为单位充电时间段内的预设成本，所述Pn为第n个单位充电时间段内的电网电力价格，所述ε为单个待充电汽车的充电电量。

9.根据权利要求7所述的基于双重能源的充电控制系统，其特征在于，

所述第二获取模块，具体用于根据所述单位充电时间段的前一单位充电时间段内的再生能源总量、所述单位充电时间段的前一单位充电时间段内消耗可再生能源的速率、所述单位充电时间段以及所述单位充电时间段内产生的可再生能源，计算所述单位充电时间段内的再生能源总量；

其中，计算所述单位充电时间段内的再生能源总量的具体公式为：

En+1＝En-Wn·τ+Ean；

式中，所述En+1为第n+1个单位充电时间段内的再生能源总量，所述Ean为第n个单位充电时间段内产生的可再生能源。

10.根据权利要求6所述的基于双重能源的充电控制系统，其特征在于，所述第一获取模块，具体用于根据所述单位充电时间段的前一单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量、所述单位充电时间段的前一单位充电时间段内允许充电的汽车数量以及所述单位充电时间段的前一单位充电时间段内到达充电站的汽车数量，计算所述单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量；

其中，计算所述单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量的具体公式为：

Qn+1＝Qn-Kn+An；

式中，所述Qn+1为第n+1个单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量，所述Qn为第n个单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量，所述Kn为第n个单位充电时间段内允许充电的汽车数量，所述An为第n个单位充电时间段内到达充电站的汽车数量。

说明书

基于双重能源的充电控制方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及充电控制技术领域，特别是涉及一种基于双重能源的充电控制方法及系统。

背景技术

[0002] 近年来，电动汽车产生引起社会各界的广泛关注，原因在于通过使用电动汽车可从一定程度上缓和化石燃料短缺以及环境污染严重的问题。与传统汽车相比，电动汽车在能源效率、生态环境和能源独立方面有很大的优势。然而，如果电动汽车使用的能源完全来自于燃煤发电厂，它会比燃料驱动的传统汽车产生更高的二氧化碳，并无优势可言。因此，可再生能源，例如，太阳能或风能，应该成为电动汽车能量来源的全部或部分，从而体现出真正的环保优势。由于电动汽车的马达是由可充电电池供电，所以电动汽车需要定期进行充电，因此，电动汽车中的充电调度问题决定了充电汽车的充电效率。

[0003] 目前，现有的方法包括采用一种电动汽车集群充放电优化控制方法，弥补了现有V2G(Vehicle-to-Grid，电动汽车到电网)调度模型分解协调问题的不足，从本质上实现了电动汽车与电网互动协调控制体系，为电动汽车参与电网互动提供了切实可行的理论基础，进一步加快电动汽车推广速度。还包括电动汽车充电负荷空间调度系统及调度方法，该系统包括电动汽车车载有序充电控制器、电网调度单元和电动汽车调度中心，根据电动汽车车载有序充电控制器提供的充电请求、车辆位置信息、车辆电池剩余电量及额定容量以及电网调度部门提供的各充电站充电负荷是否均匀分配指令，实现对电动汽车充电负荷空间调度，达到防止出现电网局部过负荷、线路拥塞等问题，实现充电平衡。但是上述现有技术均未考虑可再生能源的间歇性、电网电力价格的变化性等因素，即没有分析电动汽车排队序列最优化和可再生能源分配最优化的问题。在充电站中，充电能量部分来源于可再生资源，剩余所需的能量从电网购买，在不考虑可再生能源的间歇性、电网电力价格的变化性等因素情况下，对电动汽车进行充电，可再生能源不足时，为使电动汽车充电时间减小，需从电网购买大量能量，成本较高。

发明内容

[0004] 基于此，有必要针对为减少充电时间导致充电成本较高的问题，提出一种满足成本约束的同时减少充电时间、减小充电成本的基于双重能源的充电控制方法及系统。

[0005] 一种基于双重能源的充电控制方法，包括如下步骤：

[0006] 获取单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量；

[0007] 获取所述单位充电时间段内的再生能源总量；

[0008] 根据所述单位充电时间段内的再生能源总量、所述单位充电时间段内的电网电力价格、单位充电时间段内的预设成本以及单个待充电汽车的充电电量，计算在所述预设成本范围内允许充电的汽车数量；

[0009] 取所述单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量、充电站的充电节点数量以及在所述预设成本范围内允许充电的汽车数量中的最小值，确定所述单位充电时间段内允许充电的汽车数量；

[0010] 在所述单位充电时间段内控制对所述单位充电时间段内允许充电的汽车数量的汽车进行充电。

[0011] 本发明还提供一种基于双重能源的充电控制系统，包括：

[0012] 第一获取模块，用于获取单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量；

[0013] 第二获取模块，用于获取所述单位充电时间段内的再生能源总量；

[0014] 计算模块，用于根据所述单位充电时间段内的再生能源总量、所述单位充电时间段内的电网电力价格、单位充电时间段内的预设成本以及单个待充电汽车的充电电量，计算在所述预设成本范围内允许充电的汽车数量；

[0015] 确定模块，用于取所述单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量、充电站的充电节点数量以及在所述预设成本范围内允许充电的汽车数量中的最小值，确定所述单位充电时间段内允许充电的汽车数量；

[0016] 第一控制模块，用于在所述单位充电时间段内控制对所述单位充电时间段内允许充电的汽车数量的汽车进行充电。

[0017] 上述基于双重能源的充电控制方法及系统，通过计算预设成本范围内允许充电的汽车数量，并取单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量、充电站的充电节点数量以及在预设成本范围内允许充电的汽车数量中的最小值作为单位充电时间段内允许充电的汽车数量，确保在预设成本约束的前提条件下，使尽可能多的汽车进行充电，从而使汽车等待充电的时间最小化，由于对成本进行了约束，又使在单位充电时间段内尽可能多地消耗可再生资源，能减少从电网购买电量，从而降低充电成本。

附图说明

[0018] 图1为一实施方式的基于双重能源的充电控制方法的流程图；

[0019] 图2为充电站汽车排队充电模型图；

[0020] 图3为汽车排队序列平均长度与平均成本的关系图；

[0021] 图4为可再生资源与平均成本的关系图；

[0022] 图5为激进策略与保守策略的对比图；

[0023] 图6为一实施方式的基于双重能源的充电控制系统的模块图。

具体实施方式

[0024] 请参阅图1，提供一种实施方式的基于双重能源的充电控制方法，包括以下步骤：

[0025] S100：获取单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量。

[0026] 充电站中有多个充电节点，充电站最多允许与充电站节点相同数量的汽车同时充电，汽车在达到充电站后进入排队序列等待充电，每个单位充电时间段对应一个充电时期，在一个充电时期里，允许汽车排队序列中排在前面的多个汽车同时进行充电，而单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量会影响在这一充电时期里允许同时进行充电的数量，对汽车等待充电时间有影响，从而在一个充电时期开始时，需要获取待充电汽车的数量。

[0027] S200：获取单位充电时间段内的再生能源总量。

[0028] 每个单位充电时间段内的再生能源总量可能不同，利用再生能源对汽车进行充电时，是免费的，在对充电成本进行考虑时，再生能源总量的大小关系到充电成本的大小，从而需要获取单位充电时间段内的再生能源总量。

[0029] S300：根据单位充电时间段内的再生能源总量、单位充电时间段内的电网电力价格、单位充电时间段内的预设成本以及单个待充电汽车的充电电量，计算在预设成本范围内允许充电的汽车数量。

[0030] 预设成本范围内允许充电的汽车数量表示在对允许充电的汽车数量进行充电时，充电成本不会超过预设成本，可控制充电成本，从而不会造成充电成本过大的问题。

[0031] S400：取单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量、充电站的充电节点数量以及在预设成本范围内允许充电的汽车数量中的最小值，确定单位充电时间段内允许充电的汽车数量。

[0032] 取单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量、充电站的充电节点数量以及在预设成本范围内允许充电的汽车数量中的最小值作为单位充电时间段内允许充电的汽车数量，例如，当单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量最小时，表示等待充电的汽车较少，将所有等待充电的汽车都进行充电。当充电站的充电节点数量最小时，表示等待充电的汽车较多，而充电站最多允许与充电站节点相同数量的汽车同时充电，此时，将与充电站的充电节点数量相同的汽车进行充电。当预设成本范围内允许充电的汽车数量最小时，通过将预设成本范围内允许充电的汽车数量作为单位充电时间段内允许充电的汽车数量，使得汽车充电时不会超过预设成本，可有效减少充电成本。

[0033] S500：在单位充电时间段内控制对单位充电时间段内允许充电的汽车数量的汽车进行充电。

[0034] 通过控制单位充电时间段内允许充电的汽车数量进行充电，既保证了汽车充电时不会超过预设成本，又确保了在单位充电时间段内使尽可能多的汽车进行充电，减小汽车等待的时间，由于对成本进行了约束，又使在单位充电时间段内尽可能多地消耗可再生资源，能减少从电网购买电量，从而降低充电成本。

[0035] 上述基于双重能源的充电控制方法，通过计算预设成本范围内允许充电的汽车数量，并取单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量、充电站的充电节点数量以及在预设成本范围内允许充电的汽车数量中的最小值作为单位充电时间段内允许充电的汽车数量，确保在预设成本约束的前提条件下，使尽可能多的汽车进行充电，从而使汽车等待充电的时间最小化，由于对成本进行了约束，又使在单位充电时间段内尽可能多地消耗可再生资源，能减少从电网购买电量，从而降低充电成本。

[0036] 请继续参考图1，在其中一个实施例中，在单位充电时间段内控制对单位充电时间段内允许充电的汽车数量的汽车进行充电步骤S500之后还包括：

[0037] S600：根据单位充电时间段内的再生能源总量、单位充电时间段内允许充电的充电汽车数量、单个待充电汽车充电电量以及单位充电时间段，计算单位充电时间段内消耗可再生能源的速率，以确定单位充电时间段内消耗的可再生能源以及需购买的电量。

[0038] 获得单位充电时间段内允许充电的充电汽车数量后，根据单个待充电汽车充电电量可知单位充电时间段内允许充电的充电汽车需要的充电能源大小，再根据单位充电时间段内的再生能源总量，可计算单位充电时间段内消耗可再生能源的速率，从而可确定单位充电时间段内消耗的可再生能源，即控制尽可能多地消耗可再生资源，以减小从电网购买的电量，从而减小成本，还可确定需要从电网购买的电量。

[0039] 其中，计算单位充电时间段内消耗可再生能源的速率的具体公式为：

[0040]

[0041] 式中，所述En为第n个单位充电时间段内的再生能源总量，所述Kn为第n个单位充电时间段内允许充电的汽车数量，所述ε为单个待充电汽车的充电电量，所述Wn为第n个单位充电时间段内消耗可再生能源的速率，所述τ为所述单位充电时间段。

[0042] 当预设成本范围内允许充电的汽车数量与单个待充电汽车的充电电量的乘积小于单位充电时间段内的再生能源总量时，说明单位充电时间段内的再生能源总量足以对预设成本范围内允许充电的汽车数量进行充电，而无需从电网购电，只需从可再生能源中获取能源对汽车进行充电即可。当预设成本范围内允许充电的汽车数量与单个待充电汽车的充电电量的乘积大于单位充电时间段内的再生能源总量时，说明单位充电时间段内的再生能源总量不足以对预设成本范围内允许充电的汽车数量进行充电，则需从电网购电，将单位充电时间段内的再生能源总量全部用于对汽车进行充电后，从电网购买剩余需要的电量即可。

[0043] 在其中一个实施例中，计算在预设成本范围内允许充电的汽车数量的具体公式为：

[0044]

[0045] 式中，K'n为第n个单位充电时间段内在预设成本范围内允许充电的汽车数量，En为第n个单位充电时间段内的再生能源总量，为单位充电时间段内的预设成本，Pn为第n个单位充电时间段内的电网电力价格，ε为单个待充电汽车的充电电量。

[0046] 在预设成本的约束情况下，允许充电的汽车数量也受到了约束，通过上式对在预设成本范围内允许充电的汽车数量进行了约束。

[0047] 在其中一个实施例中，获取单位充电时间段内的再生能源总量的步骤S200具体包括：

[0048] 根据单位充电时间段的前一单位充电时间段内的再生能源总量、单位充电时间段的前一单位充电时间段内消耗可再生能源的速率、单位充电时间段以及单位充电时间段内产生的可再生能源，计算单位充电时间段内的再生能源总量。

[0049] 其中，计算单位充电时间段内的再生能源总量的具体公式为：

[0050] En+1＝En-Wn·τ+Ean。

[0051] 式中，En+1为第n+1个单位充电时间段内的再生能源总量，Ean为第n个单位充电时间段内产生的可再生能源。

[0052] 每个单位充电时间段内均会随机产生可在生能源，以备对汽车进行充电。

[0053] 在其中一个实施例中，获取单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量的步骤S100具体为：

[0054] 根据单位充电时间段的前一单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量、单位充电时间段的前一单位充电时间段内允许充电的汽车数量以及单位充电时间段的前一单位充电时间段内到达充电站的汽车数量，计算单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量。

[0055] 其中，计算单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量的具体公式为：

[0056] Qn+1＝Qn-Kn+An。

[0057] 式中，Qn+1为第n+1个单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量，Qn为第n个单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量，所述Kn为第n个单位充电时间段内允许充电的汽车数量，An为第n个单位充电时间段内到达充电站的汽车数量。

[0058] 下面以一具体实施例对上述基于双重能源的充电控制方法加以说明。

[0059] 如图2所示，为充电站汽车排队充电模型图，汽车在第n个单位充电时间段内到达充电站的数量为An，每个单位充电时间段对应一个充电时期，汽车到达后进入排队序列等待充电，充电站中有M个充电节点，即充电站最多能够允许M辆电动汽车同时充电。充电站每个充电节点的可再生能源充电设备可以提供免费充电服务，第n个单位充电时间段内产生的免费的可再生能源为Ean。充电站充电所需的剩余能源从电网购买，在第n个单位充电时间段内，电网电力的价格用Pn表示，价格变动是一个随机过程，但在一个充电时期τ内，价格是稳定不变的，电价的变动仅发生在不同的时期之间。在本实施例中，每辆汽车离开充电站前，充电冲入相同的电量ε。在第n个单位充电时间段时，充电站允许队首的Kn个汽车进行充电，在此期间，充电站在第n个单位充电时间段内消耗可再生能源的速率Wn，剩余所需能源从电网购买。

[0060] 在第n个单位充电时间段开始时，待充电汽车的数量为Qn，第n+1个单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量Qn+1的推演公式为：

[0061] Qn+1＝Qn-Kn+An。

[0062] 第n个单位充电时间段内的再生能源总量为En，则第n+1个单位充电时间段内的再生能源总量的计算公式为：

[0063] E[n+1]＝E[n]-W[n]·τ+Ea[n]。

[0064] 式中，E[n+1]为第n+1个单位充电时间段的再生能源总量，W[n]为汽车在第n个单位充电时间段内消耗可再生能源的速率，单位充电时间段为τ，即可获知汽车在第n个单位充电时间段内消耗电能的平均值，Ean为第n个单位充电时间段内产生的可再生能源。

[0065] 则第n个单位充电时间段内的平均成本计算公式为：

[0066] Cn＝(Knε-Wn*τ)Pn，n＝1,…,N。

[0067] 式中，ε为一辆汽车充满电需要的电量，N为单位充电时间段的个数。

[0068] 找到一个基于允许充电的汽车数量和消耗的可再生能源的速率组成的优化二维向量 K*[n]和W*[n]分别为第n个单位充电时间段内允许充电的最优汽车数量和消耗的可再生能源的最优速率，保证在满足使预设成本约束条件下，实现汽车等待延时最小化。汽车等待延时最小化的问题可由以下公式表示：

[0069]

[0070]

[0071] 式中，为预设成本， 与 分别为N个单位充电时间段的待充电汽车的长度总和与充电站的电费成本总和， 与 分别为N个单位充电时间段的待充
电汽车的长度总和的数学期望值与充电站的电费成本总和的数学期望值。

[0072] 现有汽车充电控制方法一般不考虑成本约束，以激进策略的方式贪婪的使用可再生能源为尽可能多的汽车充电，以实现电动汽车的平均等待时间最短，激进策略的目标是使汽车在最短的充电等待时间后进行充电，激进策略给出了电动汽车的最小排队等待队长，该策略是解决汽车充电时的平均等待时间最小化问题的一种优化的方法，但是存在一定的缺点，即没有考虑成本的最小化问题。

[0073] 在本实施例提出的基于双重能源的充电控制方法中，在每个单位充电时间段内考虑充电站的成本约束条件。首先，确保充电站每个单位充电时间段内的电费低于成本约束条件，由此计算出每个单位充电时间段内充电站可以提供的电能总量，依据上述电能总量，待充电汽车的数量和充电节点数量计算这一单位充电时间段内允许充电的汽车数量，计算公式具体为：

[0074]

[0075]

[0076] 具体步骤如下：

[0077] 首先，初始化n＝0，此时，Qn＝0，Kn＝0，En＝0，Pn为当时的电网电力电价。

[0078] 利用Qn+1＝Qn-Kn+An计算Qn+1。

[0079] 计算 取Qn+1、M和 的最小值赋值给Kn+1。Kn+1为第n+1个单位充电时间段内允许充电的汽车数量。

[0080] 计算En+1/τ和Kn+1·ε/τ，取En+1/τ与Kn+1·ε/τ的最小值赋值给Wn+1。Wn+1为第n+1个单位充电时间段内消耗可再生能源的速率。

[0081] 令n＝n+1，返回利用Qn+1＝Qn-Kn+An计算Qn+1的步骤继续进行。

[0082] 通过在保证充电站的成本约束的前提下，使汽车在最短的充电等待时间后进行充电，且尽可能使用可再生资源对汽车进行充电，减少成本。

[0083] 从汽车的到来与否、可再生能源的间歇性、电网电力价格的变化性三方面出发，考虑汽车充电控制的排队等待时间和成本最优化问题。每个单位充电时间段，充电站的规模决定了汽车到来的数量，电力一部分来源于可再生资源，其余所需则从电网购买。通过分析了待充电汽车的数来那个和成本的优化问题，在此基础上，提出了本实施例的方案，有效解决了减少充电站电费成本与降低汽车排队等待时间的优化目标之间的矛盾。

[0084] 结合上述具体实施例，对上述现有汽车充电控制方法与本实施提供的汽车充电控制方法进行了比较，首先，设置各项初始值，时间长度τ＝1，每辆汽车充电所需电量ε＝12，待充电汽车的数量即汽车排队序列平均长度、每个单位充电时间段内可分配再生能源总量和电网电力价格是随机的，具有变化性，单位充电时间段内允许充电的汽车免费消耗单位充电时间段内可分配再生能源总量进行充电。单位充电时间段内可分配再生能源总量为{0，50，100}，对应概率{0.2，0.3，0.5}，电动汽车排队序列平均长度为{0，5}，对应概率{0.5，0.5}，电网电力价格为{7，10，22}，对应概率为{0.2，0.3，0.5}。

[0085] 通过本实施例的技术方案，充电节点数量不同时，排队序列平均长度和平均成本之间的关系如图3所示，汽车排队序列越小，能源花费成本越接近于0，这是因为排队序列越小则能源需求越小，可使用的可再生资源越充足，不需要从电网购买能源。当充电节点为38时，排队序列越大，成本越高，呈线性增长趋势。当排队序列足够大时，且充电站的充电节点数量小于排队序列的长度时，充电节点对平均成本的影响可以忽略不计。当充电节点数量为6或者20时，从图中可以发现，一旦排队序列高于一个定值，平均成本会趋于一个固定的值。

[0086] 通过本实施例的技术方案，当充电节点数量不同时，可分配再生能源总量与平均成本之间的关系如图4所示，随着可分配再生能源总量的增多，平均成本逐渐减小，一旦可分配再生能源总量足够多，平均成本将降低到0不再变化。

[0087] 由图3和图4可知，汽车排序队列小于某个定值或者可分配再生能源总量大于某个定值，平均成本就能保持在接近于某个定值的水平。由此可知，当汽车排队序列平均长度小于某个定值或可分配再生能源总量大于某个定值时，在满足使平均成本约束条件下，实现充电汽车排队序列和可再生资源分配序列的优化，使电动汽车充电时的平均等待时间最小。

[0088] 当充电节点不同时，平均成本与电动汽车排队序列之间的关系如图5所示，图中显示了在激进策略即现有的汽车充电控制方法下，不考虑平均成本约束时，随着平均成本的增大，电动汽车排队序列平均长度保持不变。在保守策略即本实施的技术方案下，排队序列长度随着平均成本的增加而减小，当平均成本大于某个定值时，电动汽车排队序列平均长度逐近于一个定值，且该策略逐渐接近于激进策略。与此同时，可以发现，激进策略给出了排队序列长度的下界，保守策略给出了排队序列长度的上界，实现汽车排队等待时间和充电站的成本最小化的目标。

[0089] 请参阅图6，本发明还提供一种基于双重能源的充电控制系统，包括：

[0090] 第一获取模块100，用于获取单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量。

[0091] 充电站中有多个充电节点，充电站最多允许与充电站节点相同数量的汽车同时充电，汽车在达到充电站后进入排队序列等待充电，每个单位充电时间段对应一个充电时期，在一个充电时期里，允许汽车排队序列中排在前面的多个汽车同时进行充电，而单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量会影响在这一充电时期里允许同时进行充电的数量，对汽车等待充电时间有影响，从而在一个充电时期开始时，需要获取待充电汽车的数量。

[0092] 第二获取模块200，用于获取所述单位充电时间段内的再生能源总量。

[0093] 每个单位充电时间段内的再生能源总量可能不同，利用再生能源对汽车进行充电时，是免费的，在对充电成本进行考虑时，再生能源总量的大小关系到充电成本的大小，从而需要获取单位充电时间段内的再生能源总量。

[0094] 计算模块300，用于根据所述单位充电时间段内的再生能源总量、所述单位充电时间段内的电网电力价格、单位充电时间段内的预设成本以及单个待充电汽车的充电电量，计算在所述预设成本范围内允许充电的汽车数量。

[0095] 预设成本范围内允许充电的汽车数量表示在对允许充电的汽车数量进行充电时，充电成本不会超过预设成本，可控制充电成本，从而不会造成充电成本过大的问题。

[0096] 确定模块400，用于取所述单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量、充电站的充电节点数量以及在所述预设成本范围内允许充电的汽车数量中的最小值，确定所述单位充电时间段内允许充电的汽车数量。

[0097] 取单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量、充电站的充电节点数量以及在预设成本范围内允许充电的汽车数量中的最小值作为单位充电时间段内允许充电的汽车数量，例如，当单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量最小时，表示等待充电的汽车较少，将所有等待充电的汽车都进行充电。当充电站的充电节点数量最小时，表示等待充电的汽车较多，而充电站最多允许与充电站节点相同数量的汽车同时充电，此时，将与充电站的充电节点数量相同的汽车进行充电。当预设成本范围内允许充电的汽车数量最小时，通过将预设成本范围内允许充电的汽车数量作为单位充电时间段内允许充电的汽车数量，使得汽车充电时不会超过预设成本，可有效减少充电成本。

[0098] 第一控制模块500，用于在所述单位充电时间段内控制对所述单位充电时间段内允许充电的汽车数量的汽车进行充电。

[0099] 通过控制单位充电时间段内允许充电的汽车数量进行充电，既保证了汽车充电时不会超过预设成本，又确保了在单位充电时间段内使尽可能多的汽车进行充电，减小汽车等待的时间，由于对成本进行了约束，又使在单位充电时间段内尽可能多地消耗可再生资源，能减少从电网购买电量，从而降低充电成本。

[0100] 上述基于双重能源的充电控制系统，通过计算预设成本范围内允许充电的汽车数量，并取单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量、充电站的充电节点数量以及在预设成本范围内允许充电的汽车数量中的最小值作为单位充电时间段内允许充电的汽车数量，确保在预设成本约束的前提条件下，使尽可能多的汽车进行充电，从而使汽车等待充电的时间最小化，由于对成本进行了约束，又使在单位充电时间段内尽可能多地消耗可再生资源，能减少从电网购买电量，从而降低充电成本。

[0101] 在其中一个实施例中，第二控制模块600，用于根据所述单位充电时间段内的再生能源总量、所述单位充电时间段内允许充电的所述充电汽车数量、所述单个待充电汽车充电电量以及所述单位充电时间段，计算所述单位充电时间段内消耗可再生能源的速率，以确定所述单位充电时间段内消耗的可再生能源以及需购买的电量。

[0102] 获得单位充电时间段内允许充电的充电汽车数量后，根据单个待充电汽车充电电量可知单位充电时间段内允许充电的充电汽车需要的充电能源大小，再根据单位充电时间段内的再生能源总量，可计算单位充电时间段内消耗可再生能源的速率，从而可确定单位充电时间段内消耗的可再生能源，即控制尽可能多地消耗可再生资源，以减小从电网购买的电量，从而减小成本，还可确定需要从电网购买的电量。

[0103] 所述第二控制模块600计算所述单位充电时间段内消耗可再生能源的速率的具体公式为：

[0104]

[0105] 式中，所述En为第n个单位充电时间段内的再生能源总量，所述Kn为第n个单位充电时间段内允许充电的汽车数量，所述ε为单个待充电汽车的充电电量，所述Wn为第n个单位充电时间段内消耗可再生能源的速率，所述τ为所述单位充电时间段。

[0106] 当预设成本范围内允许充电的汽车数量与单个待充电汽车的充电电量的乘积小于单位充电时间段内的再生能源总量时，说明单位充电时间段内的再生能源总量足以对预设成本范围内允许充电的汽车数量进行充电，而无需从电网购电，只需从可再生能源中获取能源对汽车进行充电即可。当预设成本范围内允许充电的汽车数量与单个待充电汽车的充电电量的乘积大于单位充电时间段内的再生能源总量时，说明单位充电时间段内的再生能源总量不足以对预设成本范围内允许充电的汽车数量进行充电，则需从电网购电，将单位充电时间段内的再生能源总量全部用于对汽车进行充电后，从电网购买剩余需要的电量即可。

[0107] 在其中一个实施例中，所述计算模块300计算在所述预设成本范围内允许充电的汽车数量的具体公式为：

[0108]

[0109] 式中，所述K'n为第n个单位充电时间段内在所述预设成本范围内允许充电的汽车数量，所述En为第n个单位充电时间段内的再生能源总量，所述 为单位充电时间段内的预设成本，所述Pn为第n个单位充电时间段内的电网电力价格，所述ε为单个待充电汽车的充电电量。

[0110] 在预设成本的约束情况下，允许充电的汽车数量也受到了约束，通过上式对在预设成本范围内允许充电的汽车数量进行了约束。

[0111] 在其中一个实施例中，所述第二获取模块200，具体用于根据所述单位充电时间段的前一单位充电时间段内的再生能源总量、所述单位充电时间段的前一单位充电时间段内消耗可再生能源的速率、所述单位充电时间段以及所述单位充电时间段内产生的可再生能源，计算所述单位充电时间段内的再生能源总量。

[0112] 其中，计算所述单位充电时间段内的再生能源总量的具体公式为：

[0113] En+1＝En-Wn·τ+Ean。

[0114] 式中，所述En+1为第n+1个单位充电时间段内的再生能源总量，所述Ean为第n个单位充电时间段内产生的可再生能源。

[0115] 每个单位充电时间段内均会随机产生可在生能源，以备对汽车进行充电。

[0116] 在其中一个实施例中，所述第一获取模块100，具体用于根据所述单位充电时间段的前一单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量、所述单位充电时间段的前一单位充电时间段内允许充电的汽车数量以及所述单位充电时间段的前一单位充电时间段内到达充电站的汽车数量，计算所述单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量；

[0117] 其中，计算所述单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量的具体公式为：

[0118] Qn+1＝Qn-Kn+An；

[0119] 式中，所述Qn+1为第n+1个单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量，所述Qn为第n个单位充电时间段开始时的待充电汽车的数量，所述Kn为第n个单位充电时间段内允许充电的汽车数量，所述An为第n个单位充电时间段内到达充电站的汽车数量。

[0120] 以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

[0121] 以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。