充電站內(nèi)電動汽車有序充電策略

周眉君

摘 要：隨著當前碳排放量的增加，溫室氣對環(huán)境造成了極大的破壞，導(dǎo)致了全球性的氣候變暖，現(xiàn)如今人們對于環(huán)境保護越來越重視，電動汽車作為節(jié)能減排的有效手段得到了廣泛的認可和推廣，但是電動汽車的充電問題是一個需要重點研究的問題，如何讓電動汽車能夠有序的進行從點，是提升充電站工作效率的根本。因此，本文主要就充電站內(nèi)電動汽車有序充電的策略進行研究。

關(guān)鍵詞：充電站；電動汽車；有序充電

前言：當前隨著環(huán)保事業(yè)的推廣，電動汽車在我國已經(jīng)取得了一定范圍的應(yīng)用，電力是確保電動汽車能夠運行的基礎(chǔ)，因此只有確保充電站內(nèi)的電動汽車能夠進行有序的充電，才能進一步促進充電站的效益以及電動汽車的發(fā)展。本文將通過隨數(shù)學(xué)模型的建立來分析充電站內(nèi)電動汽車有序充電策略。

1充電站有序充電概述及主要內(nèi)容

一般的電動汽車充電站主要是通過配電變壓器來對電動汽車進行充電的。電動汽車充電站是通過為電動汽車提供充電服務(wù)而獲取經(jīng)濟效益的組織，電動汽車在充電站內(nèi)進行充電要按照充電量以及充電站內(nèi)的充電電價繳納相應(yīng)的充電服務(wù)費用，同時充電站要按照購電電價向電網(wǎng)公司繳納電費，利用之間的差價來獲取經(jīng)濟效益。

電動汽車充電站的具體工作原理主要是，通過對充電站內(nèi)的充電機進行實時的監(jiān)控，當有電動車客戶接入其中任意一臺充電機時，充電站的控制系統(tǒng)就能夠?qū)蛻綦妱悠嚿系碾姵匦畔⑦M行讀取，從而獲取電池當前的電量以及用戶期望達到的電量。并通過在充電機上的具體操作完成充電以及付款過程[1]。

2有序充電控制策略以及異常情況的處理

2.1有序充電的控制策略

首先我們把充電站內(nèi)的所有充電機的額定充電功率都設(shè)為，將配電變壓器的額定容量設(shè)為，為充電負荷功率的平均因數(shù)。電動汽車通常是采用鋰電池提供電能，傳統(tǒng)的電動車由于缺乏對電池的有效管理和養(yǎng)護，到時在經(jīng)過一段時間的使用后，電池的電量和續(xù)航能力都出現(xiàn)了不同程度的下降，隨著電動車在我國大范圍的應(yīng)用，為了有效的提升電池的使用效率，延長電池的使用壽命，目前的大部分電動汽車電池都安裝了電池管理系統(tǒng)，因此在對鋰電池進行充電的時候，一般要經(jīng)過三個階段，首先是預(yù)充電階段，當鋰電池處于電量較低的狀態(tài)時，如果此時充電電流過大，會對電池造成一定的沖擊，會縮短電池的使用壽命，因此需要一段時間的預(yù)充電，使電池內(nèi)的電荷量逐漸穩(wěn)定，因此就需要在這一過程中，要將充電功率維持在一個穩(wěn)定的狀態(tài)。當電池的荷電狀態(tài)接近1時，將開始恒壓充電，這一階段僅占整個充電過程的一小部分，而且要持續(xù)減小充電功率。接下來我們將就這一階段的充電情況進行研究，通過對當前已經(jīng)投入使用的部分充電站日常運行過程所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行分析和計算，獲得確保充電站內(nèi)電動汽車有序充電的策略[2]。

首先，我們通過對充電站內(nèi)的變壓器以往的常規(guī)負荷數(shù)據(jù)進行分析和研究，可以推斷出當日96點常規(guī)負荷曲線，頻率為每15分鐘。用來表示一天中第個時間段內(nèi)電動汽車在充電機上進行恒壓快速充電時所產(chǎn)生的功率在變壓器總?cè)萘恐兴嫉谋壤?，Aj的取值范圍在[0，1]。一些電動汽車充電站配有專供配電變壓器，此時Aj=1。

電動汽車充電站當日的收益可以通過向充電用戶收取的充電電價減去充電站從電網(wǎng)所購的電價所得，其中分別用pi和cj來表示收取的電價，和購買的的電價，j=1，2，…，96[3]。

對當前充電站內(nèi)充電車輛的停留時間進行分析，計算出確定從充電站內(nèi)車輛從當前時刻起可能停留的最長時間也就是停留時間的最大值tmax，將這一點可協(xié)調(diào)的充電時間段設(shè)為，平均每隔15分鐘，就需要系統(tǒng)對充電的狀態(tài)進行一次改變，則有 ，其中[x]是小于x的最大整數(shù)。根據(jù)J，可以列出充電站充電狀態(tài)的矩陣，用S來表示，其中snj就是充電站內(nèi)的第j臺充電機，在第個可協(xié)調(diào)時間段內(nèi)的工作情況，即當snj等于一個常數(shù)時表示有車在進行充電；當snj=0時表示沒有車充電。

平均每15分鐘，控制系統(tǒng)對充電站內(nèi)的電動汽車充電情況進行一個統(tǒng)計，充分的掌握電動汽車充電站內(nèi)充電機的運行、車輛的多少、所需充電的電力、已充電的時間以及剩余充電時間，結(jié)合充電站內(nèi)的電網(wǎng)運行狀況進行有效的協(xié)調(diào)和管理，從而實現(xiàn)充電站內(nèi)電動汽車有序充電，有效的提升充電的效率，促進充電站經(jīng)濟效益的增長[4]。

2.2充電站內(nèi)有序充電控制異常情況的處理以及電價的分析

當前在我國，電動汽車還屬于一個新興的交通工具，因此電動汽車充電站在運行的過程中缺乏一個相對專業(yè)的經(jīng)驗支持，許多問題仍然還處在摸索的階段，因此在實際的運行過程中還存在著一定的問題，例如在日常的工作過程中，可能會遇到一部分客戶由于某些原因?qū)τ诔潆姇r間有著更高的需求，他們希望能夠在極短的時間內(nèi)完成充電工作。有些時候用戶的要求超出了充電設(shè)備以及充電站內(nèi)變壓器的國祚能力，導(dǎo)致充電站不能實現(xiàn)客戶的要求，也就是說在客戶要求的時間內(nèi)，充電站并不能確保電動汽車實現(xiàn)用戶所要求達到的最終電量。也就是說在對問題進行優(yōu)化計算的時候，出現(xiàn)了無解的情況。

針對這一問題，需要系統(tǒng)能夠在客戶輸入充電時間以及最終所需求的電量以后，對用戶的需求進行求解優(yōu)化控制的計算，如果出現(xiàn)無解的情況，也就是說不能滿足用戶需求的時候，系統(tǒng)要對用戶進行相應(yīng)的提示，同時將該用戶的最終需求電量減少百分之二，再次進行優(yōu)化求解，如果仍然無解，就繼續(xù)對用戶的需求電量進行遞減并計算，如果始終無解，就說明充電站并不能滿足這位用戶的任何需求，如果有解，需要系統(tǒng)告知顧客最終的調(diào)整結(jié)果，詢問客戶是否依照調(diào)整之后的需求電量進行充電[5]。

電價是衡量充電站經(jīng)濟收益的重要標準，因此，對電價的分析是十分重要的，影響充電站收費標準的因素包括充電站的規(guī)模、充電效率、該地區(qū)的電網(wǎng)電價、該地區(qū)電動汽車的使用程度以及該地區(qū)的基本物價情況等，這其中充電效率的高低直接受到充電站是否進行有序充電的影響，實行有序充電，能夠在同樣的時間內(nèi)未更多的電動汽車進行充電，從而提高充電站的工作效率，極大的提升了充電站的經(jīng)濟效益。

3.3結(jié)果分析

通過利用數(shù)學(xué)模型對有序充電模式下充電站的運行情況進行分析，可以明顯的看出在充電站內(nèi)電動汽車有序充電的情況下，充電站所獲得的經(jīng)濟收益比沒有進行有序充電的充電站高出許多，這充分的說明了有序充電方法在充電站運行過程中所起到的重要作用。

此外，在有序充電模式下，在促進充電站經(jīng)濟效益的同時，還能保證電動汽車的基本電量需求，使電動汽車的日平均充電次數(shù)有所降低，為用戶提供了極大的方便

最后，在有序充電模式下，系統(tǒng)對用戶充電需求的優(yōu)化優(yōu)化計算時間短、效率高，同時具有極高的準確性，使用戶能夠獲得更加高效的服務(wù)。這種方式尤其適合一些規(guī)模較大的充電站進行應(yīng)用。

總結(jié)：隨著人們環(huán)保意識的逐漸提高，電動汽車著中節(jié)能減排型的交通工具正逐漸的在我國進行普及，因此針對電動汽車充電站運行模式的研究工作是十分必要的。在電動汽車充電站內(nèi)實行有序充電模式，能夠有效的提升充電站的工作效率，實現(xiàn)充電站利益最大化的同時也為用戶提供了更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，極大的促進了相關(guān)行業(yè)的進步和發(fā)展。

參考文獻

[1]張良，嚴正，馮冬涵，許少倫，李乃湖，景雷.采用兩階段優(yōu)化模型的電動汽車充電站內(nèi)有序充電策略[J].電網(wǎng)技術(shù)，2014，04：967-973.

[2]徐智威，胡澤春，宋永華，張洪財，陳曉爽.基于動態(tài)分時電價的電動汽車充電站有序充電策略[J].中國電機工程學(xué)報，2014，22：3638-3646.

[3]徐智威，胡澤春，宋永華，羅卓偉，占愷嶠，石恒.充電站內(nèi)電動汽車有序充電策略[J].電力系統(tǒng)自動化，2012，11：38-43.

[4]田文奇，和敬涵，姜久春，牛利勇，王小君.電動汽車換電站有序充電調(diào)度策略研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2012，21：114-119.

[5]朱龍琴.規(guī)?；妱悠囉行虺潆娍刂撇呗缘难芯縖D].北京交通大學(xué)，2015.