本发明涉及一种电动汽车充电过程交互控制方法，包括以电动汽车用户为主体对充电过程进行优化、以配电网运营商与电动汽车用户为主体对充电过程的交互控制优化二个步骤；以电动汽车用户为主体对充电过程进行优化包括：提出从电动汽车的用户角度出发的充电方案；以配电网运营商与电动汽车用户为主体对充电过程的交互控制优化包括：对从用户角度出发的充电方案进行充电时电网安全性判别；若不满足电网安全性要求，则提出兼顾电动汽车的用户和电网安全性的折衷充电方案，对折衷充电方案进行可行性判别，获得电动汽车接入电网进行充电的方案。该方法能够为配电网负荷管理提供重要技术手段，能够显著提高配电网的运行效率，确保电网的安全稳定运行。
1.一种电动汽车充电过程交互控制方法，用于制定电动汽车接入电网进行充电的方案，以对其给电网带来的大量电力负荷进行优化，其特征在于：该方法包括以电动汽车用户为主体对充电过程进行优化、以配电网运营商与电动汽车用户为主体对充电过程的交互控制优化二个步骤；
所述以电动汽车用户为主体对充电过程进行优化包括：提出从电动汽车的用户角度出发的充电方案；
所述以配电网运营商与电动汽车用户为主体对充电过程的交互控制优化包括：对所述从用户角度出发的充电方案进行充电时电网安全性判别，若满足电网安全性要求，则采用所述从用户角度出发的充电方案作为电动汽车接入电网进行充电的方案；若不满足电网安全性要求，则基于所述从用户角度出发的充电方案提出兼顾所述电动汽车的用户和电网安全性的折衷充电方案，对所述折衷充电方案进行可行性判别，若可行则根据所述折衷充电方案对所述从用户角度出发的充电方案进行修改，获得电动汽车接入电网进行充电的方案，若不可行则修改所述折衷充电方案再进行可行性判别，直至所述折衷充电方案可行。
2.根据权利要求1所述的电动汽车充电过程交互控制方法，其特征在于：所述以电动汽车用户为主体对充电过程进行优化通过以下步骤A1至A4实现：A1：获取当前电力市场的电价数据，包括每一时间段内的电价；
A2：基于所述电价数据构建从用户角度出发的电动汽车的充电方案目标函数；
A3：为从用户角度出发的电动汽车的充电方案目标函数设定约束条件；
A4：根据设定的约束条件采用线性规划法求解所述从用户角度出发的电动汽车的充电方案目标函数，从而获得所述从用户角度出发的充电方案。
3.根据权利要求2所述的电动汽车充电过程交互控制方法，其特征在于：所述步骤A1中，所获取的电价数据为每一时间段内的电价或电价曲线，当获得所述电价曲线时，对所述电价曲线做离散化处理而得到每一时间段内的电价。
4.根据权利要求2所述的电动汽车充电过程交互控制方法，其特征在于：所述步骤A2中，以所述电动汽车用户充电成本最小为优化目标而构建所述电动汽车的充电方案目标函数。
5.根据权利要求2所述的电动汽车充电过程交互控制方法，其特征在于：所述步骤A3中，以所述电动汽车的电池充电后荷电状态等于充电前荷电状态与所充电量之和作为等式约束条件；以所述电动汽车的电池充电速率大于最小充电速率并小于最大充电速率作为不等式约束条件。
6.根据权利要求1所述的电动汽车充电过程交互控制方法，其特征在于：所述以配电网运营商与电动汽车用户为主体对充电过程的交互控制优化通过以下步骤B1至B7实现：B1：计算采用所述从用户角度出发的充电方案时电网的各项运行指标，并比较所计算出的各项运行指标与各项正常指标之间的差距来进行电网安全性判别；
B2：根据比较结果，若采用所述从用户角度出发的充电方案不导致电网运行越限，则采用所述从用户角度出发的充电方案作为电动汽车接入电网进行充电的方案，若采用所述从用户角度出发的充电方案导致电网运行越限，则继续实施步骤B3；
B3：基于所述从用户角度出发的充电方案并考虑电网安全性提出所述兼顾所述电动汽车的用户和电网安全性的折衷充电方案；
B4；根据所述折衷充电方案构建电动汽车的优化充电方案目标函数；
B5：为所述电动汽车的优化充电方案目标函数设定约束条件；
B6：根据设定的约束条件采用次梯度算法求解所述电动汽车的优化充电方案目标函数，实现对所述折衷充电方案的可行性判别；
B7：若所述折衷充电方案可行，则根据所述折衷充电方案对所述从用户角度出发的充电方案进行修改，获得电动汽车接入电网进行充电的方案，若所述折衷充电方案不可行则修改所述折衷充电方案后再回到实施步骤B4至B6对修改后的所述折衷充电方案进行可行性判别，直至所述折衷充电方案可行而获得电动汽车接入电网进行充电的方案。
7.根据权利要求6所述的电动汽车充电过程交互控制方法，其特征在于：所述步骤B4中，以所述电动汽车用户的充电成本与电网损耗之和最小为优化目标而构建所述电动汽车的优化充电方案目标函数。
8.根据权利要求6所述的电动汽车充电过程交互控制方法，其特征在于：所述步骤B5中，以电网潮流方程作为等式约束条件；以电网中各节点电压介于下限和上限之间、输电线路负载小于最大极限、电动汽车充电量小于或等于其电池容量作为不等式约束条件。
9.根据权利要求2至5中任一项所述的电动汽车充电过程交互控制方法，其特征在于：该方法通过配电网调度控制系统自动实现。
10.根据权利要求9所述的电动汽车充电过程交互控制方法，其特征在于：所述配电网调度控制系统连接有数据库，该方法还包括数据载入和数据存储两个步骤；
所述数据载入包括：所述配电网调度控制系统由所述数据库中读取所存储的电动汽车的参数信息和所述电价数据；
所述数据存储包括：所述配电网调度控制系统将获得的从用户角度出发的充电方案、电动汽车接入电网进行充电的方案存入所述数据库中。
电动汽车充电过程交互控制方法
技术领域
[0001] 本发明属于智能电网领域，具体涉及一种电动汽车充电过程交互控制方法。
背景技术
[0002] 电动汽车（Electric Vehicle ,简称EV），是指由可充电电池（如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池）提供动力源，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆汽车。电动汽车在减少环境污染和温室气体排放方面有着巨大的潜力，故其保有量在近几年快速增长。可以预计，大规模的电动汽车充电将给电力系统规划、运行和调度控制带来不可忽视的影响，并对电网的安全稳定运行形成极大挑战，主要的影响包括但不限于：大规模电动汽车接入电网充电将带来新一轮的负荷增长，这势必会增大电网的用电负荷峰谷差；同时，可能导致配电网线路过载、电压跌落、谐波污染、配电网线损增加等不利影响，从而给电力系统发电、输电以及配电环节提出了更大的压力。因此，发明一种电动汽车充电过程交互控制方法，通过电力系统网络约束和电力价格来优化其充电负荷，减少电动汽车充电对电网的冲击具有十分重要的现实意义。
[0003] 从大量的文献资料和实际应用调查资料可以看出，目前已有的研究成果主要集中在对电动汽车电池充电负荷进行数学建模，并在此基础上研究其对电网运行的影响，而关于通过电动汽车充电过程中电网－电池交互控制来优化充电负荷的研究较少，处于相对空白的状态。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种同时考虑电网网络约束和用户充电成本而制定充电方案的电动汽车充电过程交互控制方法。
[0005] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0006] 一种电动汽车充电过程交互控制方法，用于制定电动汽车接入电网进行充电的方案，以对其给电网带来的大量电力负荷进行优化，该方法包括以电动汽车用户为主体对充电过程进行优化、以配电网运营商与电动汽车用户为主体对充电过程的交互控制优化二个步骤；
[0007] 所述以电动汽车用户为主体对充电过程进行优化包括：提出从电动汽车的用户角度出发的充电方案；
[0008] 所述以配电网运营商与电动汽车用户为主体对充电过程的交互控制优化包括：对所述从用户角度出发的充电方案进行充电时电网安全性判别，若满足电网安全性要求，则采用所述从用户角度出发的充电方案作为电动汽车接入电网进行充电的方案；若不满足电网安全性要求，则基于所述从用户角度出发的充电方案提出兼顾所述电动汽车的用户和电网安全性的折衷充电方案，对所述折衷充电方案进行可行性判别，若可行则根据所述折衷充电方案对所述从用户角度出发的充电方案进行修改，获得电动汽车接入电网进行充电的方案，若不可行则修改所述折衷充电方案再进行可行性判别，直至所述折衷充电方案可行。
[0009] 所述以电动汽车用户为主体对充电过程进行优化通过以下步骤A1至A4实现：
[0010] A1：获取当前电力市场的电价数据，包括每一时间段内的电价；
[0011] A2：基于所述电价数据构建从用户角度出发的电动汽车的充电方案目标函数；
[0012] A3：为从用户角度出发的电动汽车的充电方案目标函数设定约束条件；
[0013] A4：根据设定的约束条件采用线性规划法求解所述从用户角度出发的电动汽车的充电方案目标函数，从而获得所述从用户角度出发的充电方案。
[0014] 所述步骤A1中，所获取的电价数据为每一时间段内的电价或电价曲线，当获得所述电价曲线时，对所述电价曲线做离散化处理而得到每一时间段内的电价。
[0015] 所述步骤A2中，以所述电动汽车用户充电成本最小为优化目标而构建所述电动汽车的充电方案目标函数。
[0016] 所述步骤A3中，以所述电动汽车的电池充电后荷电状态等于充电前荷电状态与所充电量之和作为等式约束条件；以所述电动汽车的电池充电速率大于最小充电速率并小于最大充电速率作为不等式约束条件。
[0017] 所述以配电网运营商与电动汽车用户为主体对充电过程的交互控制优化通过以下步骤B1至B7实现：
[0018] B1：计算采用所述从用户角度出发的充电方案时电网的各项运行指标，并比较所计算出的各项运行指标与各项正常指标之间的差距来进行电网安全性判别；
[0019] B2：根据比较结果，若采用所述从用户角度出发的充电方案不导致电网运行越限，则采用所述从用户角度出发的充电方案作为电动汽车接入电网进行充电的方案，若采用所述从用户角度出发的充电方案导致电网运行越限，则继续实施步骤B3；
[0020] B3：基于所述从用户角度出发的充电方案并考虑电网安全性提出所述兼顾所述电动汽车的用户和电网安全性的折衷充电方案；
[0021] B4；根据所述折衷充电方案构建电动汽车的优化充电方案目标函数；
[0022] B5：为所述电动汽车的优化充电方案目标函数设定约束条件；
[0023] B6：根据设定的约束条件采用次梯度算法求解所述电动汽车的优化充电方案目标函数，实现对所述折衷充电方案的可行性判别；
[0024] B7：若所述折衷充电方案可行，则根据所述折衷充电方案对所述从用户角度出发的充电方案进行修改，获得电动汽车接入电网进行充电的方案，若所述折衷充电方案不可行则修改所述折衷充电方案后再回到实施步骤B4至B6对修改后的所述折衷充电方案进行可行性判别，直至所述折衷充电方案可行而获得电动汽车接入电网进行充电的方案。
[0025] 所述步骤B4中，以所述电动汽车用户的充电成本与电网损耗之和最小为优化目标而构建所述电动汽车的优化充电方案目标函数。
[0026] 所述步骤B5中，以电网潮流方程作为等式约束条件；以电网中各节点电压介于下限和上限之间、输电线路负载小于最大极限、电动汽车充电量小于或等于其电池容量作为不等式约束条件。
[0027] 该方法通过配电网调度控制系统自动实现。
[0028] 所述配电网调度控制系统连接有数据库，该方法还包括数据载入和数据存储两个步骤；
[0029] 所述数据载入包括：所述配电网调度控制系统由所述数据库中读取所存储的电动汽车的参数信息和所述电价数据；
[0030] 所述数据存储包括：所述配电网调度控制系统将获得的从用户角度出发的充电方案、电动汽车接入电网进行充电的方案存入所述数据库中。
[0031] 由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：该方法和系统能够实现电动汽车在充电过程中社会效益最大化，即在保证电网安全稳定运行的前提下，实现用户充电成本最小。该方法和系统能够为配电网负荷管理提供重要技术手段，能够显著提高配电网的运行效率，确保电网的安全稳定运行。
附图说明
[0032] 附图1为本发明的电动汽车充电过程交互控制方法的流程示意图。
[0033] 附图2为本发明的电动汽车充电过程交互控制方法中以电动汽车用户为主体对充电过程进行优化的流程示意图。
[0034] 附图3为本发明的电动汽车充电过程交互控制方法中以配电网运营商与电动汽车用户为主体对充电过程的交互控制优化的流程示意图。
具体实施方式
[0035] 下面结合实施例对本发明作进一步描述。
[0036] 实施例一：一种用于制定电动汽车接入电网进行充电的方案，以对其给电网带来的大量电力负荷进行优化的电动汽车充电过程交互控制方法，包括两大步骤，分别为以电动汽车用户为主体对充电过程进行优化、以配电网运营商与电动汽车用户为主体对充电过程的交互控制优化，如附图1所示。本方法中的电动汽车通常指纯电池电动汽车，其为使用铅酸电池、锂离子电池、镍镉电池或镍氢电池的电动汽车。这里电动汽车用户既可以是单个用户，亦可以多个用户，即用户群配电网运营商是指负责配电网络运行、调度、控制和交易的配电网公司，其职责主要为确保配电网在市场环境下安全稳定、经济运行。
[0037] 步骤一：以电动汽车用户为主体对充电过程进行优化
[0038] 该步骤包括：提出从电动汽车的用户角度出发的充电方案。
[0039] 如附图2所示，该步骤具体通过以下步骤A1至A4实现：
[0040] A1：获取当前电力市场的电价数据，包括每一时间段内的电价。
[0041] 这里，既可以直接获取每一时间段内的电价，也可以获取电价曲线。当获得电价曲线时，对电价曲线做离散化处理而得到每一时间段内的电价。
[0042] A2：基于电价数据，以电动汽车用户充电成本最小为优化目标，来构建从用户角度出发的电动汽车的充电方案目标函数，即充电过程所需充电电量和对应电价乘积为最小的最优充电方案。
[0043] A3：为从用户角度出发的电动汽车的充电方案目标函数设定约束条件。一般选用电动汽车的电池充电后荷电状态等于充电前荷电状态与所充电量之和作为等式约束条件，即电池能量守恒约束，选用电动汽车的电池充电速率大于最小充电速率并小于最大充电速率作为不等式约束条件。
[0044] A4：根据设定的约束条件采用线性规划法求解从用户角度出发的电动汽车的充电方案目标函数，从而获得从用户角度出发的充电方案，即每一时间段内的最优充电负荷量。该从用户角度出发的充电方案待审核。
[0045] 步骤二：以配电网运营商与电动汽车用户为主体对充电过程的交互控制优化[0046] 该步骤包括：对从用户角度出发的充电方案进行充电时电网安全性判别，若满足电网安全性要求，则采用从用户角度出发的充电方案作为电动汽车接入电网进行充电的方案；若不满足电网安全性要求，则基于从用户角度出发的充电方案提出兼顾电动汽车的用户和电网安全性的折衷充电方案，对折衷充电方案进行可行性判别，若可行则根据折衷充电方案对从用户角度出发的充电方案进行修改，获得电动汽车接入电网进行充电的方案，若不可行则修改折衷充电方案再进行可行性判别，直至折衷充电方案可行。
[0047] 如附图3所示，该步骤具体通过以下步骤B1至B7实现：
[0048] B1：计算采用从用户角度出发的充电方案时电网的各项运行指标，并比较所计算出的各项运行指标与各项正常指标之间的差距来进行电网安全性判别。
[0049] B2：根据比较结果，若采用从用户角度出发的充电方案不导致电网运行越限（如是否导致电网电压越限、变压器或电力线路过载、线路损耗过大等），则采用从用户角度出发的充电方案作为电动汽车接入电网进行充电的方案，若采用从用户角度出发的充电方案导致电网运行越限，则继续实施步骤B3。
[0050] B3：基于从用户角度出发的充电方案并考虑电网安全性提出兼顾电动汽车的用户和电网安全性的折衷充电方案。
[0051] B4；根据折衷充电方案，以电动汽车用户的充电成本与电网损耗之和最小为优化目标，构建电动汽车的优化充电方案目标函数。
[0052] B5：为电动汽车的优化充电方案目标函数设定约束条件。通常选取电网潮流（power flow）方程作为等式约束条件，即电网发电－用电能量守恒约束；选取电网中各节点电压介于下限和上限之间、输电线路负载小于最大极限、电动汽车充电量小于或等于其电池容量作为不等式约束条件。
[0053] B6：根据设定的约束条件采用次梯度算法求解电动汽车的优化充电方案目标函数，实现对折衷充电方案的可行性判别。
[0054] B7：若折衷充电方案可行，则根据折衷充电方案对从用户角度出发的充电方案进行修改，获得电动汽车接入电网进行充电的方案。若折衷充电方案不可行则修改折衷充电方案后再回到实施步骤B4至B6对修改后的折衷充电方案进行可行性判别，直至折衷充电方案可行而获得电动汽车接入电网进行充电的方案。
[0055] 上述该方法可以通过配电网调度控制系统自动实现，配电网调度控制系统连接有存储各种信息的数据库。故该方法还包括在以电动汽车用户为主体对充电过程进行优化前的数据载入和分别在以电动汽车用户为主体对充电过程进行优化、以配电网运营商与电动汽车用户为主体对充电过程的交互控制优化之后的数据存储两个步骤。数据载入包括：配电网调度控制系统由数据库中读取所存储的电动汽车的参数信息和电价数据（包括电池类型、电池容量、汽车类型、电动汽车日行驶距离、电动汽车起始充电时刻、日前市场电力价格等数据）。数据存储包括：配电网调度控制系统将获得的从用户角度出发的充电方案、电动汽车接入电网进行充电的方案存入数据库中，供配电网调度控制系统用。
[0056] 本发明提出了一种电动汽车充电过程交互控制优化策略，实现了电动汽车在充电过程中社会效益最大化，即在保证电网安全稳定运行的前提下，保证用户充电成本最小。该方法和系统能够为配电网负荷管理提供重要技术手段，能够显著提高配电网的运行效率，确保电网的安全稳定运行。
[0057] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
