智能分配的有序充电算法的制作方法

1.本发明涉及汽车充电技术领域，特别涉及一种智能分配的有序充电算法。


背景技术：

2.能源危机的产生和电动汽车各项技术的发展促进了电动汽车的大规模推广，如今，各国均加大力度对电动汽车进行政策支持，可以预计，未来将有大量电动汽车接入电网。大规模电动汽车接入电网以后，电动汽车引发的经济效益问题和其对电力系统规划运行所产生的影响不容忽视。
3.如果对电动汽车用户充电行为不加以引导与控制，电动汽车无序充电会对电网原有负荷造成“峰上加峰”的结果，影响电网安全稳定运行，并且对经济效益也产生不利影响。因此有必要掌握电动汽车使用规律，实现对电动汽车群集中充电负荷进行控制。
4.而电动汽车作为新能源技术产物之一，有效减少不可再生资源的使用以及有害气体的排放。但是随着电动汽车使用数量的增加，其无序充电行为给电网带来了增加电网峰谷落差、配电网的损耗，充电成本过高等一系列问题。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种智能分配的有序充电算法，降低充电站总充电成本为优化目标，充分考虑车辆的实时充电需求和电网负荷波动，实现降低充电成本和负荷波动的目的。
6.本发明提供了一种智能分配的有序充电算法，包括：
7.获取电动汽车的充电发起人发出的充电请求，以及获取所述充电汽车的充电需求信息；
8.根据所述充电需求信息建立可调度充电矩阵其中，m表示充电站内充电桩的数量，n表示一天中具有的调度时间段，ti表示第i个充电调度时间段；
9.判断所述电动汽车进行充电时是否是新的调度节点，以得到各调度时间段的总充电功率p
τ
，并将总充电功率p
τ
分解到各个充电桩中执行调度充电工作；
10.更新所述充电站中各辆电动汽车的充电信息，并在未完成充电调度时，返回所述获取电动汽车发出的充电请求，以及获取所述充电汽车的充电需求信息的步骤；
11.当检测到某辆电动汽车充电完成时，断开对应电动汽车的充电连接，并向对应电动汽车的充电发起人发出充电完成信息。
12.进一步地，所述判断所述电动汽车进行充电时是否是新的调度节点，以得到各调度时间段的总充电功率p
τ
，并将总充电功率p
τ
分解到各个充电桩中执行调度充电工作的步骤，包括：
13.判断所述电动汽车进行充电时是否是新的调度节点；
14.若所述电动汽车进行充电时是新的调度节点，则建立新的目标函数及约束条件，求解各充电时间段的总充电功率p
τ
，并将总充电功率p
τ
分解到各个充电桩中执行调度充电工作；
15.若所述电动汽车进行充电时不是新的调度节点，则执行原充电调度工作，并将总充电功率p
τ
分解到各个充电桩中执行调度充电工作。
16.进一步地，所述若所述电动汽车进行充电时是新的调度节点，则建立新的目标函数及约束条件，求解各充电时间段的总充电功率p
τ
，并将总充电功率p
τ
分解到各个充电桩中执行调度充电工作的步骤中，目标函数及约束条件包括：
17.建立新的目标函数为：
[0018][0019]
累积充电量边界约束为：
[0020][0021]
待充电量边界约束为：
[0022][0023]
充电功率边界约束为：
[0024][0025]
p-(t+τ)≤p
τ
≤p
+
(t+τ)
[0026]
其中，c
τ
为τ时间段的分时电价价格，为第m辆电动汽车在τ时间段的充电功率上下限约束范围值，p
τ
为τ时间段待求的总充电功率。
[0027]
进一步地，所述若所述电动汽车进行充电时是新的调度节点，则建立新的目标函数及约束条件，求解各充电时间段的总充电功率p
τ
，并将总充电功率p
τ
分解到各个充电桩中执行调度充电工作的步骤中，利用线性求解器lp_solve对优化函数进行求解，求取各个调度时间段充电站的总充电功率p
τ
。
[0028]
进一步地，所述若所述电动汽车进行充电时是新的调度节点，则建立新的目标函数及约束条件，求解各充电时间段的总充电功率p
τ
，并将总充电功率p
τ
分解到各个充电桩中执行调度充电工作的步骤中，将总充电功率p
τ
分解到各个充电桩中执行调度充电工作包括：
[0029]
在各充电调度时间段为每辆电动汽车设定一个充电优先顺序值并按照所述充电优先顺序值为各辆电动汽车分配充电功率，直至完成充电调度工作。
[0030]
进一步地，所述在各充电调度时间段为每辆电动汽车设定一个充电优先顺序值的步骤中，所述充电优先顺序值为：
[0031]
[0032][0033]
其中，为第m辆电动汽车在t时间段的荷电状态值，cm(t)为第m辆电动汽在的荷电状态值从至所需的最短时间，为t时刻第m辆电动汽车的充电优先顺序值。
[0034]
进一步地，所述当检测到某辆电动汽车充电完成时，断开对应电动汽车的充电连接，并向对应电动汽车的充电发起人发出充电完成信息的步骤之后，还包括：
[0035]
当所述电动汽车完成充电时，记充电次数+1，并记录所述充电发起人的身份信息、充电次数和充电车型；
[0036]
当所述充电发起人的充电次数超过设定次数，且设定次数的充电车型为同一车型时，记所述充电发起人为其对应的电动汽车车主；
[0037]
当所述电动汽车车主的充电次数在预设的充电次数范围内时，按照所述充电次数范围对应的优惠计算当前充电价格，并发送给所述电动汽车车主。
[0038]
本发明还提供了一种智能分配的有序充电装置，包括：
[0039]
获取模块，用于获取电动汽车的充电发起人发出的充电请求，以及获取所述充电汽车的充电需求信息；
[0040]
建立模块，用于根据所述充电需求信息建立可调度充电矩阵其中，m表示充电站内充电桩的数量，n表示一天中具有的调度时间段，ti表示第i个充电调度时间段；
[0041]
判断模块，用于判断所述电动汽车进行充电时是否是新的调度节点，以得到各调度时间段的总充电功率p
τ
，并将总充电功率p
τ
分解到各个充电桩中执行调度充电工作；
[0042]
更新模块，用于更新所述充电站中各辆电动汽车的充电信息，并在未完成充电调度时，返回所述获取电动汽车发出的充电请求，以及获取所述充电汽车的充电需求信息的步骤；
[0043]
断开模块，用于当检测到某辆电动汽车充电完成时，断开对应电动汽车的充电连接，并向对应电动汽车的充电发起人发出充电完成信息。
[0044]
本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
[0045]
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
[0046]
本发明的有益效果为：
[0047]
本发明根据可调度充电矩阵电动汽车充电需求信息和约束条件建立充电站充电成本最小化的目标函数，利用数学线性规划求解器lp_solve求解各个充电时间段的总充电功率，最后根据各辆电动汽车的充电优先顺序值将总充电功率分配到各个充电桩中实施充电工作，达到有序充电调度目的。实现对车辆充电过程实施优化调度，降低充电成本、减少充电负荷负面影响，降低总负荷的峰谷落差率和负荷波动，维持电网的稳定运行。
附图说明
[0048]
图1为本发明一实施例的方法流程示意图。
[0049]
图2为本发明一实施例的装置结构示意图。
[0050]
图3为本发明一实施例的计算机设备内部结构示意图。
[0051]
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0052]
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0053]
如图1所示，本发明提供了一种智能分配的有序充电算法，包括：
[0054]
s1、获取电动汽车的充电发起人发出的充电请求，以及获取所述充电汽车的充电需求信息；
[0055]
s2、根据所述充电需求信息建立可调度充电矩阵其中，m表示充电站内充电桩的数量，n表示一天中具有的调度时间段，ti表示第i个充电调度时间段；矩阵元素的值为1或0，代表与第m个充电桩连接的电动汽车在第i个时间段内是否接受充电调度，若接受充电调度，则否则，
[0056]
s3、判断所述电动汽车进行充电时是否是新的调度节点，以得到各调度时间段的总充电功率p
τ
，并将总充电功率p
τ
分解到各个充电桩中执行调度充电工作；
[0057]
步骤s3，具体包括：
[0058]
s31、判断所述电动汽车进行充电时是否是新的调度节点；
[0059]
s32、若所述电动汽车进行充电时是新的调度节点，则建立新的目标函数及约束条件，求解各充电时间段的总充电功率p
τ
，并将总充电功率p
τ
分解到各个充电桩中执行调度充电工作；
[0060]
目标函数及约束条件包括：
[0061]
建立新的目标函数为：
[0062][0063]
累积充电量边界约束为：
[0064][0065][0066][0067][0068]
[0069]
其中，为第m辆电动汽车参与充电调度的时间长度，分别为第m辆电动汽车参与充电调度的累积充电量上下限边界约束值，η为充电效率，为电动汽车m的最大充电功率，bm为电池容量值，δt为单位时间长度；当电动汽车进入充电站连接充电桩后，充电信息包括当前soca，预期socd和预期离开时间td。
[0070]
待充电量边界约束为：
[0071][0072][0073][0074][0075][0076]
充电功率边界约束为：
[0077][0078]
p-(t+τ)≤p
τ
≤p
+
(t+τ)
[0079]
其中，c
τ
为τ时间段的分时电价价格，为第m辆电动汽车在τ时间段的充电功率上下限约束范围值，p
τ
为τ时间段待求的总充电功率。
[0080]
s33、若所述电动汽车进行充电时不是新的调度节点，则执行原充电调度工作，并将总充电功率p
τ
分解到各个充电桩中执行调度充电工作。
[0081]
s34、利用线性求解器lp_solve对优化函数进行求解，求取各个调度时间段充电站的总充电功率p
τ
。
[0082]
将总充电功率p
τ
分解到各个充电桩中执行调度充电工作包括：
[0083]
在各充电调度时间段为每辆电动汽车设定一个充电优先顺序值并按照所述充电优先顺序值为各辆电动汽车分配充电功率，直至完成充电调度工作。
[0084]
所述充电优先顺序值为：
[0085][0086][0087]
其中，为第m辆电动汽车在t时间段的荷电状态值，cm(t)为第m辆电动汽在的
荷电状态值从至所需的最短时间，为t时刻第m辆电动汽车的充电优先顺序值。
[0088]
按照各辆车的充电优先顺序值将t时刻的总充电功率p
τ
分配至相对应的充电桩中，实施有序充电调度工作
[0089]
为第m辆电动汽车荷电状态值的变化范围，确保满足充电需求。
[0090]
s4、更新所述充电站中各辆电动汽车的充电信息，并在未完成充电调度时，返回所述获取电动汽车发出的充电请求，以及获取所述充电汽车的充电需求信息的步骤；
[0091]
s5、当检测到某辆电动汽车充电完成时，断开对应电动汽车的充电连接，并向对应电动汽车的充电发起人发出充电完成信息。
[0092]
s6、当所述电动汽车完成充电时，记充电次数+1，并记录所述充电发起人的身份信息、充电次数和充电车型；
[0093]
s7、当所述充电发起人的充电次数超过设定次数，且设定次数的充电车型为同一车型时，记所述充电发起人为其对应的电动汽车车主；
[0094]
s8、当所述电动汽车车主的充电次数在预设的充电次数范围内时，按照所述充电次数范围对应的优惠计算当前充电价格，并发送给所述电动汽车车主。
[0095]
本发明根据可调度充电矩阵电动汽车充电需求信息和约束条件建立充电站充电成本最小化的目标函数，利用数学线性规划求解器lp_solve求解各个充电时间段的总充电功率，最后根据各辆电动汽车的充电优先顺序值将总充电功率分配到各个充电桩中实施充电工作，达到有序充电调度目的。实现对车辆充电过程实施优化调度，降低充电成本、减少充电负荷负面影响，降低总负荷的峰谷落差率和负荷波动，维持电网的稳定运行。
[0096]
如图2所示，本发明还提供了一种智能分配的有序充电装置，包括：
[0097]
获取模块1，用于获取电动汽车的充电发起人发出的充电请求，以及获取所述充电汽车的充电需求信息；
[0098]
建立模块2，用于根据所述充电需求信息建立可调度充电矩阵其中，m表示充电站内充电桩的数量，n表示一天中具有的调度时间段，ti表示第i个充电调度时间段；
[0099]
判断模块3，用于判断所述电动汽车进行充电时是否是新的调度节点，以得到各调度时间段的总充电功率p
τ
，并将总充电功率p
τ
分解到各个充电桩中执行调度充电工作；
[0100]
更新模块4，用于更新所述充电站中各辆电动汽车的充电信息，并在未完成充电调度时，返回所述获取电动汽车发出的充电请求，以及获取所述充电汽车的充电需求信息的步骤；
[0101]
断开模块5，用于当检测到某辆电动汽车充电完成时，断开对应电动汽车的充电连接，并向对应电动汽车的充电发起人发出充电完成信息。
[0102]
在一个实施例中，判断模块3，包括：
[0103]
判断单元，用于判断所述电动汽车进行充电时是否是新的调度节点；
[0104]
分解单元，用于在所述电动汽车进行充电时是新的调度节点时，建立新的目标函
数及约束条件，求解各充电时间段的总充电功率p
τ
，并将总充电功率p
τ
分解到各个充电桩中执行调度充电工作；
[0105]
执行单元，用于在所述电动汽车进行充电时不是新的调度节点时，执行原充电调度工作，并将总充电功率p
τ
分解到各个充电桩中执行调度充电工作。
[0106]
在一个实施例中，分解单元中，目标函数及约束条件包括：
[0107]
建立新的目标函数为：
[0108][0109]
累积充电量边界约束为：
[0110][0111]
待充电量边界约束为：
[0112][0113]
充电功率边界约束为：
[0114][0115]
p-(t+τ)≤p
τ
≤p
+
(t+τ)
[0116]
其中，c
τ
为τ时间段的分时电价价格，为第m辆电动汽车在τ时间段的充电功率上下限约束范围值，p
τ
为τ时间段待求的总充电功率。
[0117]
在一个实施例中，分解单元中，利用线性求解器lp_solve对优化函数进行求解，求取各个调度时间段充电站的总充电功率p
τ
。
[0118]
在一个实施例中，分解单元中，将总充电功率p
τ
分解到各个充电桩中执行调度充电工作包括：
[0119]
设定子单元，用于在各充电调度时间段为每辆电动汽车设定一个充电优先顺序值并按照所述充电优先顺序值为各辆电动汽车分配充电功率，直至完成充电调度工作。
[0120]
在一个实施例中，设定子单元中，所述充电优先顺序值为：
[0121][0122][0123]
其中，为第m辆电动汽车在t时间段的荷电状态值，cm(t)为第m辆电动汽在的荷电状态值从至所需的最短时间，为t时刻第m辆电动汽车的充电优先顺序
值。
[0124]
在一个实施例中，还包括：
[0125]
第一记录模块，用于当所述电动汽车完成充电时，记充电次数+1，并记录所述充电发起人的身份信息、充电次数和充电车型；
[0126]
第二记录模块，用于当所述充电发起人的充电次数超过设定次数，且设定次数的充电车型为同一车型时，记所述充电发起人为其对应的电动汽车车主；
[0127]
计算模块，用于当所述电动汽车车主的充电次数在预设的充电次数范围内时，按照所述充电次数范围对应的优惠计算当前充电价格，并发送给所述电动汽车车主。
[0128]
上述各模块、单元、子单元均是用于对应执行上述智能分配的有序充电算法中的各个步骤，其具体实现方式参照上述方法实施例所述，在此不再进行赘述。
[0129]
如图3所示，本发明还提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构可以如图3所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设计的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储智能分配的有序充电算法的过程需要的所有数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现智能分配的有序充电算法。
[0130]
本领域技术人员可以理解，图3中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算机设备的限定。
[0131]
本技术一实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任意一个智能分配的有序充电算法。
[0132]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储与一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的和实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可以包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram通过多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双速据率sdram(ssrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
[0133]
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、装置、物品或者方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。
[0134]
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关
的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种智能分配的有序充电算法，其特征在于，包括：获取电动汽车的充电发起人发出的充电请求，以及获取所述充电汽车的充电需求信息；根据所述充电需求信息建立可调度充电矩阵其中，m表示充电站内充电桩的数量，n表示一天中具有的调度时间段，t
i
表示第i个充电调度时间段；判断所述电动汽车进行充电时是否是新的调度节点，以得到各调度时间段的总充电功率p
τ
，并将总充电功率p
τ
分解到各个充电桩中执行调度充电工作；更新所述充电站中各辆电动汽车的充电信息，并在未完成充电调度时，返回所述获取电动汽车发出的充电请求，以及获取所述充电汽车的充电需求信息的步骤；当检测到某辆电动汽车充电完成时，断开对应电动汽车的充电连接，并向对应电动汽车的充电发起人发出充电完成信息。2.根据权利要求1所述的智能分配的有序充电算法，其特征在于，所述判断所述电动汽车进行充电时是否是新的调度节点，以得到各调度时间段的总充电功率p
τ
，并将总充电功率p
τ
分解到各个充电桩中执行调度充电工作的步骤，包括：判断所述电动汽车进行充电时是否是新的调度节点；若所述电动汽车进行充电时是新的调度节点，则建立新的目标函数及约束条件，求解各充电时间段的总充电功率p
τ
，并将总充电功率p
τ
分解到各个充电桩中执行调度充电工作；若所述电动汽车进行充电时不是新的调度节点，则执行原充电调度工作，并将总充电功率p
τ
分解到各个充电桩中执行调度充电工作。3.根据权利要求2所述的智能分配的有序充电算法，其特征在于，所述若所述电动汽车进行充电时是新的调度节点，则建立新的目标函数及约束条件，求解各充电时间段的总充电功率p
τ
，并将总充电功率p
τ
分解到各个充电桩中执行调度充电工作的步骤中，目标函数及约束条件包括：建立新的目标函数为：累积充电量边界约束为：待充电量边界约束为：充电功率边界约束为：
p-(t+τ)≤p
τ
≤p
+
(t+τ)其中，c
τ
为τ时间段的分时电价价格，为第m辆电动汽车在τ时间段的充电功率上下限约束范围值，p
τ
为τ时间段待求的总充电功率。4.根据权利要求3所述的智能分配的有序充电算法，其特征在于，所述若所述电动汽车进行充电时是新的调度节点，则建立新的目标函数及约束条件，求解各充电时间段的总充电功率p
τ
，并将总充电功率p
τ
分解到各个充电桩中执行调度充电工作的步骤中，利用线性求解器lp_solve对优化函数进行求解，求取各个调度时间段充电站的总充电功率p
τ
。5.根据权利要求4所述的智能分配的有序充电算法，其特征在于，所述若所述电动汽车进行充电时是新的调度节点，则建立新的目标函数及约束条件，求解各充电时间段的总充电功率p
τ
，并将总充电功率p
τ
分解到各个充电桩中执行调度充电工作的步骤中，将总充电功率p
τ
分解到各个充电桩中执行调度充电工作包括：在各充电调度时间段为每辆电动汽车设定一个充电优先顺序值并按照所述充电优先顺序值为各辆电动汽车分配充电功率，直至完成充电调度工作。6.根据权利要求5所述的智能分配的有序充电算法，其特征在于，所述在各充电调度时间段为每辆电动汽车设定一个充电优先顺序值的步骤中，所述充电优先顺序值为：为：其中，为第m辆电动汽车在t时间段的荷电状态值，c
m
(t)为第m辆电动汽在的荷电状态值从至所需的最短时间，为t时刻第m辆电动汽车的充电优先顺序值。7.根据权利要求1所述的智能分配的有序充电算法，其特征在于，所述当检测到某辆电动汽车充电完成时，断开对应电动汽车的充电连接，并向对应电动汽车的充电发起人发出充电完成信息的步骤之后，还包括：当所述电动汽车完成充电时，记充电次数+1，并记录所述充电发起人的身份信息、充电次数和充电车型；当所述充电发起人的充电次数超过设定次数，且设定次数的充电车型为同一车型时，记所述充电发起人为其对应的电动汽车车主；当所述电动汽车车主的充电次数在预设的充电次数范围内时，按照所述充电次数范围对应的优惠计算当前充电价格，并发送给所述电动汽车车主。8.一种智能分配的有序充电装置，其特征在于，包括：获取模块，用于获取电动汽车的充电发起人发出的充电请求，以及获取所述充电汽车的充电需求信息；建立模块，用于根据所述充电需求信息建立可调度充电矩阵其中，m表示充电站内充电桩的数量，n表示一天中具有的调度时间段，t
i
表示第i个充电调度时间段；
判断模块，用于判断所述电动汽车进行充电时是否是新的调度节点，以得到各调度时间段的总充电功率p
τ
，并将总充电功率p
τ
分解到各个充电桩中执行调度充电工作；更新模块，用于更新所述充电站中各辆电动汽车的充电信息，并在未完成充电调度时，返回所述获取电动汽车发出的充电请求，以及获取所述充电汽车的充电需求信息的步骤；断开模块，用于当检测到某辆电动汽车充电完成时，断开对应电动汽车的充电连接，并向对应电动汽车的充电发起人发出充电完成信息。9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。

技术总结
本发明涉及汽车充电技术领域，公开了一种智能分配的有序充电算法，包括：获取电动汽车的充电请求，以及充电需求信息；根据充电需求信息建立可调度充电矩阵；判断电动汽车进行充电时是否是新的调度节点，以得到各调度时间段的总充电功率P


技术研发人员：邓治伟 汪万竹
受保护的技术使用者：雷鳗智能科技（重庆）有限公司
技术研发日：2023.05.04
技术公布日：2023/7/4