本发明公开了一种双边权衡式电动汽车站内充电优化调度方法：先获取电动汽车实时数据和预定时间内负荷预测结果；然后根据获取的数据和预测结果得出相应充电方案，再根据充电类型选择相应模型计算预计排队时间，接着充电站按照先到先服务，同时优先服务快充的原则依次对电动汽车进行充电，电动汽车自主选择是否采取充电时间延长方案。本发明通过不同的充电方案并行离开机制，能够实现提高用户满意度，同时提高单位时间内充电站服务车辆数，提高效率。
1.一种双边权衡式电动汽车站内充电优化调度方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：充电站获取电动汽车的实时电池电量和预定充电时间范围；
S2：充电站根据充电站的实时负荷变化情况预测电动汽车的预定充电时间范围的负荷变化趋势；
S3：充电站根据电动汽车的实时电池电量和预定充电时间范围的负荷变化趋势的预测结果向电动汽车推荐可选的充电方案和充电类型；
S4：充电站根据电动汽车选择的充电方案、充电类型和已预约充电的其他电动汽车的充电方案和充电类型预测电动汽车的预计等待时间；
S5：电动汽车根据充电站反馈的预计等待时间确定是否预约充电：若预约充电，则进入步骤S6；否则，电动汽车离开；
S6：电动汽车加入等待充电队列，判断电动汽车是否为等待充电队列的第一顺位：若是，则进入步骤S7；否则，返回步骤S5；
S7：电动汽车按照选择的充电方案和充电类型进行充电；
S8：在电动汽车按照预约的充电方案和充电类型进行充电的过程中，充电桩根据电动汽车充电结束后的电池电量和当前负荷变化趋势向电动汽车推荐可选的充电时间延长方案；
S9：充电站根据电动汽车选择的充电时间延长方案调整充电时间。
2.根据权利要求1所述的双边权衡式电动汽车站内充电优化调度方法，其特征在于：充电站的负荷变化是波动的，统计充电站的历史负荷变化规律，先确定峰值范围和谷值范围，再根据充电站满负荷时的功率选取一个设定范围；充电站根据当前负荷和预测的负荷变化曲线判断负荷变化趋势；所述步骤S3中，可选的充电方案根据如下信息推荐：方案A：充电站负荷在设定范围内，并且有上升趋势，则限制电动汽车充电量最大为a kWh，充电完成后电动汽车SOC上限为100％电池容量；
方案B：充电站负荷介于设定范围和峰值范围之间，并且有上升趋势，则限制电动汽车充电量最大为a kWh，充电完成后电动汽车SOC上限为m％电池容量；
方案C：充电站负荷在峰值范围内，则限制电动汽车充电量最大为a kWh，充电完成后电动汽车SOC上限为n％电池容量；
方案D：充电站负荷介于峰值范围和设定范围之间，并且有下降趋势，则限制电动汽车充电量最大为b kWh，充电完成后电动汽车SOC上限为100％电池容量；
方案E：充电站负荷在设定范围内，并且有下降趋势，则充电完成后电动汽车SOC上限为
方案F：充电站负荷介于设定范围和谷值范围之间，并且有下降趋势，则充电完成后电动汽车SOC上限为100％电池容量，同时添加充电激励；
方案G：充电站负荷在谷值范围内，则充电完成后电动汽车SOC上限为100％电池容量，同时降低充电激励；
方案H：充电站负荷介于谷值范围和设定范围之间，并且有上升趋势，则限制电动汽车充电量最大为ckWh，充电完成后电动汽车SOC上限为100％电池容量；
3.根据权利要求1所述的双边权衡式电动汽车站内充电优化调度方法，其特征在于：所述步骤S4中，预计等待时间F(t)通过如下方式计算：其中：F(t)为电动汽车的预计等待时间，s为充电站内的充电桩数量，N为等待充电队列中的电动汽车和正在充电的电动汽车的车辆总数，f(x)为正在充电的电动汽车的最大剩余充电时间，x表示正在充电的电动汽车的数量，ty为等待充电队列中的电动汽车采用各自预约的充电方案和充电类型进行充电所需要的平均最大充电时间。
4.根据权利要求1所述的双边权衡式电动汽车站内充电优化调度方法，其特征在于：所述充电类型包括快充和慢充两种类型，快充相对于慢充的充电功率大、充电时间短、充电价格高，慢充相对于快充充电功率小、充电时间长、充电价格低。
5.根据权利要求1所述的双边权衡式电动汽车站内充电优化调度方法，其特征在于：所述步骤S6中，电动汽车加入等待充电队列遵循先到先服务的原则，并根据排队论相关原理建立M/M/C模型，同时优先满足快充类型的需求。
6.根据权利要求5所述的双边权衡式电动汽车站内充电优化调度方法，其特征在于：电动汽车加入等待充电队列遵循先到先服务的原则，优先满足快充类型的需求，且快充类型的需求享有抢占性优先级，即：在充电站充电功率不高于设定最高充电总功率的情况下，慢充类型的需求遵循先到先服务原则，当快充类型的需求到达充电站时，充电站优先满足快充类型的需求；若快充类型的需求到达充电站时，充电站功率无法满足快充类型的需求时，则充电站从正在服务的慢充类型的需求中剥离部分充电功率以服务快充类型的需求；同时，为了保障慢充类型的需求的服务质量，设定快充类型的需求的总充电功率不高于设定最高充电总功率的65％。
一种双边权衡式电动汽车站内充电优化调度方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种双边权衡式电动汽车站内充电优化调度方法。
背景技术
[0002] 近年来电动汽车大规模发展成为趋势，电动汽车用户增加，随之与之伴随的对大规模充电站科学规划调度要求的进一步的提升确实当前电动汽车充电领域的一大缺口。
发明内容
[0003] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种双边权衡式电动汽车站内充电优化调度方法，优化电动汽车充电资源的分配。
[0004] 技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0005] 一种双边权衡式电动汽车站内充电优化调度方法，包括如下步骤：
[0006] S1：充电站获取电动汽车的实时电池电量和预定充电时间范围；
[0007] S2：充电站根据充电站的实时负荷变化情况预测电动汽车的预定充电时间范围的负荷变化趋势；
[0008] S3：充电站根据电动汽车的实时电池电量和预定充电时间范围的负荷变化趋势的预测结果向电动汽车推荐可选的充电方案和充电类型；
[0009] S4：充电站根据电动汽车选择的充电方案、充电类型和已预约充电的其他电动汽车的充电方案和充电类型预测电动汽车的预计等待时间；
[0010] S5：电动汽车根据充电站反馈的预计等待时间确定是否预约充电：若预约充电，则进入步骤S6；否则，电动汽车离开；
[0011] S6：电动汽车加入等待充电队列，判断电动汽车是否为等待充电队列的第一顺位：若是，则进入步骤S7；否则，返回步骤S5；
[0012] S7：电动汽车按照选择的充电方案和充电类型进行充电；
[0013] S8：在电动汽车按照预约的充电方案和充电类型进行充电的过程中，充电桩根据电动汽车充电结束后的电池电量和当前负荷变化趋势向电动汽车推荐可选的充电时间延长方案；
[0014] S9：充电站根据电动汽车选择的充电时间延长方案调整充电时间。
[0015] 具体的，充电站的负荷变化是波动的，统计充电站的历史负荷变化规律，先确定峰值范围和谷值范围，再根据充电站满负荷时的功率选取一个设定范围；充电站根据当前负荷和预测的负荷变化曲线判断负荷变化趋势；所述步骤S3中，可选的充电方案根据如下信息推荐：
[0016] 方案A：充电站负荷在设定范围内，并且有上升趋势，则限制电动汽车充电量最大为a kWh，充电完成后电动汽车SOC上限为100％电池容量；
[0017] 方案B：充电站负荷介于设定范围和峰值范围之间，并且有上升趋势，则限制电动汽车充电量最大为a kWh，充电完成后电动汽车SOC上限为m％电池容量；
[0018] 方案C：充电站负荷在峰值范围内，则限制电动汽车充电量最大为a kWh，充电完成后电动汽车SOC上限为n％电池容量；
[0019] 方案D：充电站负荷介于峰值范围和设定范围之间，并且有下降趋势，则限制电动汽车充电量最大为b kWh，充电完成后电动汽车SOC上限为100％电池容量；
[0020] 方案E：充电站负荷在设定范围内，并且有下降趋势，则充电完成后电动汽车SOC上限为100％电池容量；
[0021] 方案F：充电站负荷介于设定范围和谷值范围之间，并且有下降趋势，则充电完成后电动汽车SOC上限为100％电池容量，同时添加充电激励；
[0022] 方案G：充电站负荷在谷值范围内，则充电完成后电动汽车SOC上限为100％电池容量，同时降低充电激励；
[0023] 方案H：充电站负荷介于谷值范围和设定范围之间，则限制电动汽车充电量最大为ckWh，充电完成后电动汽车SOC上限为100％电池容量；
[0024] 其中：an。
[0025] 具体的，所述步骤S4中，预计等待时间F(t)通过如下方式计算：
[0026]
[0027] 其中：F(t)为电动汽车的预计等待时间，s为充电站内的充电桩数量，N为等待充电队列中的电动汽车和正在充电的电动汽车的车辆总数，f(x)为正在充电的电动汽车的最大剩余充电时间，x表示正在充电的电动汽车的数量，ty为等待充电队列中的电动汽车采用各自预约的充电方案和充电类型进行充电所需要的平均最大充电时间。
[0028] 具体的，所述充电类型包括快充和慢充两种类型，快充相对于慢充的充电功率大、充电时间短、充电价格高，慢充相对于快充充电功率小、充电时间长、充电价格低。
[0029] 具体的，所述步骤S6中，电动汽车加入等待充电队列遵循先到先服务的原则，并根据排队论相关原理建立M/M/C模型，同时优先满足快充类型的需求。
[0030] 具体的，电动汽车加入等待充电队列遵循先到先服务的原则，优先满足快充类型的需求，且快充类型的需求享有抢占性优先级，即：在充电站充电功率不高于设定最高充电总功率的情况下，慢充类型的需求遵循先到先服务原则，当快充类型的需求到达充电站时，充电站优先满足快充类型的需求；若快充类型的需求到达充电站时，充电站功率无法满足快充类型的需求时，则充电站从正在服务的慢充类型的需求中剥离部分充电功率以服务快充类型的需求；同时，为了保障慢充类型的需求的服务质量，设定快充类型的需求的总充电功率不高于设定最高充电总功率的65％。
[0031] 由于充电方案中，对充电量以及充电完成后SOC有限制，考虑到用户的实际需求，所述步骤S8中提供了充电时间延长方案的选项；但由于本方案另一方面提考虑高单位时间内充电站服务车辆数从而提高充电站充电效率，充电时间延长方案中的延长时间的单位电价会远高于原来充电方案时间内的单位电价。
[0032] 有益效果：本发明提供的双边权衡式电动汽车站内充电优化调度方法，相对于现有技术，具有如下优势：
[0033] 1、本发明新增快充(充电功率大，充电时间短，但充电价格高)和慢充(充电功率小，充电时间长，充电价格相对低)两种充电类型，通过此种方式增加了充电选择的渠道，增补了用户需求，降低了负荷激增；
[0034] 2、针对传统充电站在充电拥挤的情况下，运行易产生过负荷情况，本发明通过限制车辆充电功率，从而维持充电站总功率恒满足安全运行要求，减少过负荷情况，以保证充电站运行的持续性、稳定性、经济性；
[0035] 3、针对用户等待时间较长且预计排队时间不明确的情况，本发明通过充电方案和价格激励手段并行的方式，限制高峰时车辆充电量和充电完成后SOC，使单位车辆充电时间可预估，同时又能提高单位时间内充电站服务车辆数，提高效率，减少排队时间；
[0036] 4、充电过程中由于排队时间过长、充电价格过高等原因，部分充电车辆会离开系统，因此本发明建立存在离开机制的排队系统，在进入排队系统前、排队过程中、按方案充电完成后都设立用户离开渠道。
附图说明
[0037] 图1为本发明的总体流程示意图；
[0038] 图2为本发明的充电方案选择示意图；
[0039] 图3为本发明的排队过程流程示意图；
[0040] 图4为本发明方案中充电时间延长方案选择流程示意图。
具体实施方式
[0041] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0042] 如图1所示为一种双边权衡式电动汽车站内充电优化调度方法，包括如下步骤：
[0043] S1：充电站获取电动汽车的实时电池电量和预定充电时间范围。
[0044] S2：充电站根据充电站的实时负荷变化情况预测电动汽车的预定充电时间范围的负荷变化趋势。
[0045] S3：充电站根据电动汽车的实时电池电量和预定充电时间范围的负荷变化趋势的预测结果向电动汽车推荐可选的充电方案和充电类型。
[0046] 充电站的负荷变化是波动的，统计充电站的历史负荷变化规律，先确定峰值范围和谷值范围，再根据充电站满负荷时的功率选取一个设定范围；充电站根据当前负荷和预测的负荷变化曲线判断负荷变化趋势；所述步骤S3中，可选的充电方案根据如下信息推荐：
[0047] 方案A：充电站负荷在设定范围内，并且有上升趋势，则限制电动汽车充电量最大为a kWh，充电完成后电动汽车SOC上限为100％电池容量；
[0048] 方案B：充电站负荷介于设定范围和峰值范围之间，并且有上升趋势，则限制电动汽车充电量最大为a kWh，充电完成后电动汽车SOC上限为m％电池容量；
[0049] 方案C：充电站负荷在峰值范围内，则限制电动汽车充电量最大为a kWh，充电完成后电动汽车SOC上限为n％电池容量；
[0050] 方案D：充电站负荷介于峰值范围和设定范围之间，并且有下降趋势，则限制电动汽车充电量最大为b kWh，充电完成后电动汽车SOC上限为100％电池容量；
[0051] 方案E：充电站负荷在设定范围内，并且有下降趋势，则充电完成后电动汽车SOC上限为100％电池容量；
[0052] 方案F：充电站负荷介于设定范围和谷值范围之间，并且有下降趋势，则充电完成后电动汽车SOC上限为100％电池容量，同时添加充电激励；
[0053] 方案G：充电站负荷在谷值范围内，则充电完成后电动汽车SOC上限为100％电池容量，同时降低充电激励；
[0054] 方案H：充电站负荷介于谷值范围和设定范围之间，则限制电动汽车充电量最大为ckWh，充电完成后电动汽车SOC上限为100％电池容量；
[0055] 其中：an。
[0056] 所述充电类型包括快充和慢充两种类型，快充相对于慢充的充电功率大、充电时间短、充电价格高，慢充相对于快充充电功率小、充电时间长、充电价格低。
[0057] S4：充电站根据电动汽车选择的充电方案、充电类型和已预约充电的其他电动汽车的充电方案和充电类型预测电动汽车的预计等待时间；预计等待时间F(t)通过如下方式计算：
[0058]
[0059] 其中：F(t)为电动汽车的预计等待时间，s为充电站内的充电桩数量，N为等待充电队列中的电动汽车和正在充电的电动汽车的车辆总数，f(x)为正在充电的电动汽车的最大剩余充电时间，x表示正在充电的电动汽车的数量，ty为等待充电队列中的电动汽车采用各自预约的充电方案和充电类型进行充电所需要的平均最大充电时间。
[0060] S5：电动汽车根据充电站反馈的预计等待时间确定是否预约充电：若预约充电，则进入步骤S6；否则，电动汽车离开。
[0061] S6：电动汽车加入等待充电队列，判断电动汽车是否为等待充电队列的第一顺位：若是，则进入步骤S7；否则，返回步骤S5。
[0062] S7：电动汽车按照选择的充电方案和充电类型进行充电。
[0063] S8：在电动汽车按照预约的充电方案和充电类型进行充电的过程中，充电桩根据电动汽车充电结束后的电池电量和当前负荷变化趋势向电动汽车推荐可选的充电时间延长方案。
[0064] S9：充电站根据电动汽车选择的充电时间延长方案调整充电时间。
[0065] 下面结合附图1～4对电动汽车的实际充电过程进行说明。
[0066] 步骤1：充电站获取电动汽车的实时电池电量和预定充电时间范围。
[0067] 步骤2：充电站根据负荷变化曲线预测电动汽车的预定充电时间范围的负荷变化趋势。
[0068] 步骤3：充电站根据电动汽车的实时电池电量和预定充电时间范围的负荷变化趋势的预测结果向电动汽车推荐可选的充电方案和充电类型。
[0069] 步骤4：电动汽车到达，选择充电方案和充电类型。
[0070] 步骤5：充电站根据电动汽车选择的充电方案和充电类型，计算预计等待时间。
[0071] 步骤6：电动汽车根据预计等待时间选择是否预约充电：若预约充电，则进入步骤S7；否则，电动汽车离开。
[0072] 步骤7：电动汽车加入等待充电队列，判断电动汽车是否为等待充电队列的第一顺位：若是，则进入步骤S8；否则，返回步骤S6。
[0073] 步骤8：电动汽车按照选择的充电方案和充电类型进行充电。
[0074] 步骤9：在电动汽车按照预约的充电方案和充电类型进行充电的过程中，充电桩根据电动汽车充电结束后的电池电量和当前负荷变化趋势向电动汽车推荐可选的充电时间延长方案。
[0075] 步骤10：充电站根据电动汽车选择的充电时间延长方案调整充电时间，计算额外充电价格。
[0076] 步骤11：用户充电过程结束，计算充电费用。
[0077] 步骤12：用户支付充电费用；
[0078] 步骤13：本次充电结束，用户离开充电站。
[0079] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
