一种电动汽车充电场站有序充电调度能力的计算方法与流程

1.本发明涉及电动汽车充电场站调度技术领域，具体涉及一种电动汽车充电场站有序充电调度能力的计算方法。


背景技术：

2.随着电动汽车技术的发展，电动汽车在汽车中所占的比例逐年增高，充电问题已成为制约电动汽车发展的重要因素之一。在一些订单充足，充电量大的充电场站，由于无序充电造成电能费用高昂，由于配网容量的限制，充电桩的装机数量也不能太多，无法真正满足日常的充电需求；有序充电为解决此类问题提供了新的思路。
3.但在场站投资较多的有序充电，前期投资较大，投资后有序充电的调度能力和回报周期难以预测，导致对场站进行有序改造有所担忧。现有技术只是关注了安装有序桩之后具体调度的控制问题，鲜有关注在投资之前，针对目标场站的历史订单来计算能支持多大量的有序调度，及这些有序调度能支持多大的收益。因此，亟需可计算充电场站有序充电调度能力的方法。


技术实现要素：

4.针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种不改变目标场站过去的使用习惯、以及保守的有序充电调度能力计算的电动汽车充电场站有序充电调度能力的计算方法。
5.为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：
6.提供一种电动汽车充电场站有序充电调度能力的计算方法，其包括以下步骤：
7.s1：根据目标场站的历史订单数据读取充电订单中的相应变量，相应变量包括充电开始时间t2、充电结束时间t1、充电时不同时段的充电功率、充电开始的初始电池荷电状态、充电结束时的结束电池荷电状态；
8.s2：将读取的变量存储为可运算的形式，根据充电订单中的时间变量确认订单的起始时间点，并将每个订单的起始时间点之间的连续时间段按照设定的颗粒度划分成离散时间点；
9.s3：将所有充电订单中不同时段的充电功率叠加在各离散时间点上；
10.s4：存储同一天内的离散时间点所对应的充电功率，绘制一天内的充电功率曲线，得到原始订单的单天充电功率曲线；
11.s5：根据目标场站内增加或改造的有序充电桩数量n，将原始订单目标时间段内对应的充电订单挪至谷价时段；
12.s6：将挪至谷价时段的充电订单对应的充电功率重新叠加在各离散时间点上，并模拟有序调度，得到每个离散时间点满足要求的充电功率；
13.s7：将一天内的时间点上满足要求的充电功率进行存储，并绘制有序调度后的单天充电功率曲线，将有序调度后的单天充电功率曲线与原始订单的单天充电功率曲线进行比较，获取单天调度前后的对比数据；
14.s8：将有序调度后和原始订单的各离散时间点上的充电功率按峰谷电价时段积分，得到调度前后各时段的用电数据：
15.q
t
＝∑pt；
16.其中，q
t
为用电量，p为峰谷电价时段的功率，t为颗粒度的时长。
17.进一步地，步骤s5包括：
18.s51：定义原始订单内在目标时间段内的订单数量n，起始时n＝0；目标时间段为可进行有序调度的时间段；
19.s52：按照订单起始时间的先后顺序遍历原始订单内所有的充电订单，记录在目标时间段内的订单编号，并获取在目标时间段内的订单数量n；
20.s53：比较订单数量n与目标场站内增加或改造的有序充电桩数量n：
21.若n≥n，则进入步骤s54；
22.若n＜n，则进入步骤s55；
23.s54：将遍历记录的前n个充电订单作为最终需要挪移的充电订单，并将前n个充电订单的起始时间均调整到谷价时段内，充电订单的持续时长保存不变；
24.s55：将遍历记录的n个充电订单作为最终需要挪移的充电订单，并将n个充电订单的起始时间均调整到谷价时段内，充电订单的持续时长保存不变。
25.进一步地，可进行有序调度的时间段为电价的峰时段或尖峰时段、且无大量出车需求的时间段。
26.进一步地，步骤s6包括：
27.s61：将挪至谷价时段的充电订单对应的充电功率重新叠加在各离散时间点上，并获取每个离散时间点对应的充电功率p
single
；
28.s62：将充电功率p
single
与设定允许的最大功率p
max
进行比较：
29.若p
single
≥p
max
，则将该离散时间点对应的充电功率调整为最大功率p
max
，计算充电功率p
single
与最大功率p
max
的差值δp
1-single
；
[0030][0031]
若p
single
≤p
max
，则该离散时间点对应的充电功率不变，计算最大功率p
max
与充电功率p
single
的差值δp
2-single
；
[0032][0033]
更新谷价时段内每个离散时间点对应的充电功率；
[0034]
s63：统计谷价时段内所有功率差值δp
1-single
的总和δpower：
[0035]
δpower＝∑δp
1-single
[0036]
s64：从谷价时段起始时间开始，遍历更新后的谷价时段内每个离散时间点对应的充电功率，若充电功率没达到最大功率p
max
，则利用总和δpower内的功率填补每个离散时间点上未达到最大功率p
max
的差值δp
2-single
，直到δpower＝0。
[0037]
进一步地，步骤s3包括：
[0038]
s31：根据充电订单中的起止时间和总充电量，计算充电订单的平均功率p
average
：
[0039][0040]
其中，w为充电订单的充电量；
[0041]
s32：将每个订单的平均功率p
average
叠加到连续时间段内的各离散时间点上。
[0042]
本发明的有益效果为：本发明可以在不改变目标场站过去的使用习惯的前提下计算有序充电调度能力，为投资、布局等提供依据，通过最保守的调度方式，不改变目标场站过去的分布结构，有效降低投资、施工的成本，提升投资的收益。根据当地的峰谷电价时段、增加/改造有序桩的数量和场站的配网容量，可以进行目标场站有序充电调度能力的计算，为非专业人士判断数据是否正确提供了依据，为投资者提供投资信心。
附图说明
[0043]
图1为电动汽车充电场站有序充电调度能力的计算方法的流程图。
[0044]
图2为步骤s5中充电订单调配的流程图。
[0045]
图3为模拟有序调度的流程图。
[0046]
图4为单天充电功率的热力图。
[0047]
图5为调度前逐日各时段的用电量分布图。
[0048]
图6为调度后逐日各时段的用电量分布图。
[0049]
图7为各时段的用电量总额。
[0050]
图8为不同投桩数量对应的投资回报比。
具体实施方式
[0051]
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
[0052]
如图1所示，本方案的电动汽车充电场站有序充电调度能力的计算方法包括以下步骤：
[0053]
s1：根据目标场站的历史订单数据读取充电订单中的相应变量，相应变量包括充电开始时间t2、充电结束时间t1、充电时不同时段的充电功率、初始电池荷电状态、充电结束时的结束电池荷电状态；目标场站历史订单的存放形式设置有不同的读取方式。
[0054]
s2：判断所读的历史订单数据是否为可运算的形式，如果否，则将数据转化为可运算的形式：时间变量按“年月日时分秒”的格式存储为整型向量，计算单个订单的总充电电量并存储为浮点类型，电池的剩余电量(soc)存储为浮点类型，如下表1所示。
[0055]
表1数据标准形式
[0056][0057][0058]
将读取的变量存储为可运算的形式，根据充电订单中的时间变量确认订单的起始时间点，并将每个订单的起始时间点之间的连续时间段按照设定的颗粒度划分成离散时间点；
[0059]
s3：将所有充电订单中不同时段的充电功率叠加在各离散时间点上；
[0060]
步骤s3包括：
[0061]
s31：根据充电订单中的起止时间和总充电量，计算充电订单的平均功率p
average
：
[0062][0063]
其中，w为充电订单的充电量；
[0064]
s32：将每个订单的平均功率p
average
叠加到连续时间段内的各离散时间点上。
[0065]
s4：存储同一天内的离散时间点所对应的充电功率，绘制一天内的充电功率曲线，得到原始订单的单天充电功率曲线；
[0066]
s5：根据目标场站内增加或改造的有序充电桩数量n，将原始订单目标时间段内对应的充电订单挪至谷价时段；
[0067]
步骤s5包括：
[0068]
如图2所示，s51：定义原始订单内在目标时间段内的订单数量n，起始时n＝0；目标时间段为可进行有序调度的时间段，可进行有序调度的时间段为电价的峰时段或尖峰时段、且无大量出车需求的时间段；
[0069]
s52：按照订单起始时间的先后顺序遍历原始订单内所有的充电订单，记录在目标时间段内的订单编号，并获取在目标时间段内的订单数量n；
[0070]
s53：比较订单数量n与目标场站内增加或改造的有序充电桩数量n：
[0071]
若n≥n，则进入步骤s54；
[0072]
若n＜n，则进入步骤s55；
[0073]
s54：将遍历记录的前n个充电订单作为最终需要挪移的充电订单，并将前n个充电订单的起始时间均调整到谷价时段内，充电订单的持续时长保存不变；
[0074]
s55：将遍历记录的n个充电订单作为最终需要挪移的充电订单，并将n个充电订单的起始时间均调整到谷价时段内，充电订单的持续时长保存不变。
[0075]
s6：将挪至谷价时段的充电订单对应的充电功率重新叠加在各离散时间点上，并模拟有序调度，得到每个离散时间点满足要求的充电功率；
[0076]
步骤s6包括：
[0077]
s61：将挪至谷价时段的充电订单对应的充电功率重新叠加在各离散时间点上，并获取每个离散时间点对应的充电功率p
single
；
[0078]
s62：将充电功率p
single
与设定允许的最大功率p
max
进行比较：
[0079]
若p
single
≥p
max
，则将该离散时间点对应的充电功率调整为最大功率p
max
，计
[0080]
算充电功率p
single
与最大功率p
max
的差值δp
1-single
；
[0081][0082]
若p
single
≤p
max
，则该离散时间点对应的充电功率不变，计算最大功率p
max
与充电功率p
single
的差值δp
2-single
；
[0083][0084]
更新谷价时段内每个离散时间点对应的充电功率；
[0085]
s63：统计谷价时段内所有功率差值δp
1-single
的总和δpower：
[0086]
δpower＝∑δp
1-single
[0087]
s64：从谷价时段起始时间开始，遍历更新后的谷价时段内每个离散时间点对应的充电功率，若充电功率没达到最大功率p
max
，则利用总和δpower内的功率填补每个离散时间点上未达到最大功率p
max
的差值δp
2-single
，直到δpower＝0。
[0088]
s7：将一天内的时间点上满足要求的充电功率进行存储，并绘制有序调度后的单天充电功率曲线，将有序调度后的单天充电功率曲线与原始订单的单天充电功率曲线进行比较，获取单天调度前后的对比数据；
[0089]
s8：将有序调度后和原始订单的各离散时间点上的充电功率按峰谷电价时段积分，得到调度前后各时段的用电数据：
[0090]qt
＝∑pt；
[0091]
其中，q
t
为用电量，p为峰谷电价时段的功率，t为颗粒度的时长。
[0092]
本发明可以在不改变目标场站过去的使用习惯下来计算有序充电调度能力，为投资、布局等提供依据。根据当地的峰谷电价时段、增加/改造有序桩的数量和场站的配网容量，可以进行目标场站有序充电调度能力的计算，为非专业人士判断数据是否正确提供了依据，为投资者提供投资信心。
[0093]
本实施例，以某大巴车充电场站的数据为例，实施上述计算方法，并对计算数据进行可视化，得到的结果如图4-6所示，数据设定如下表2所示。(注：新增有序桩功率同原始充电桩)。
[0094]
表2计算实例数据设定
[0095][0096][0097]
如图4所示，可以直观的看出，模拟有序调度有效，目标时段的充电功率(充电量)较多的被移至谷价时段，可视化的数据为非专业人士判断数据是否计算正确提供了依据。
[0098]
如图5和图6所示，从下至上依次为谷、平、峰和尖峰时段的用电量，可以看出调度后谷价时段用电量明显上升，为投资者提供投资信心。
[0099]
如图7所示，调度前所有订单累计用谷时段电34万kwh(35％)，平时段用电25万kwh(26％)，峰时段用电26万kwh(26％)，尖峰时段用电13万kwh(14％)；调度后谷时段电53万kwh(54％)，平时段用电25万kwh(25％)，峰时段用电14万kwh(14％)，尖峰时段用电7万kwh(7％)。加入有序调度后，谷时段用电占比增加19％，增加电量19万kwh，且均从尖/峰时段平移。按照价差平均0.8元/kwh计算，全年获益15.2万元。对比增加10台有序桩的投资成本，即可为投资决策提供有力依据。
[0100]
对于不同投资偏好的投资人，还可以计算不同投资额对应的投资回报比，以上述订单数据为例，假设新增有序桩数量(单枪)n为[1，32]之间变化，设定单桩价格为1.5万元，得到投资收益曲线如图8所示。可以看出投资有序桩整体向好，均可在1.5年之内回本。但在现有订单数量下，投资充电桩数量超过16个，单个投桩对应的收益不会增加太多。此结果可为投资人的投资决策进一步提供依据。

技术特征：
1.一种电动汽车充电场站有序充电调度能力的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：根据目标场站的历史订单数据读取充电订单中的相应变量，相应变量包括充电开始时间t2、充电结束时间t1、充电时不同时段的充电功率、充电开始的初始电池荷电状态、充电结束时的结束电池荷电状态；s2：将读取的变量存储为可运算的形式，根据充电订单中的时间变量确认订单的起始时间点，并将每个订单的起始时间点之间的连续时间段按照设定的颗粒度划分成离散时间点；s3：将所有充电订单中不同时段的充电功率叠加在各离散时间点上；s4：存储同一天内的离散时间点所对应的充电功率，绘制一天内的充电功率曲线，得到原始订单的单天充电功率曲线；s5：根据目标场站内增加或改造的有序充电桩数量n，将原始订单目标时间段内对应的充电订单挪至谷价时段；s6：将挪至谷价时段的充电订单对应的充电功率重新叠加在各离散时间点上，并模拟有序调度，得到每个离散时间点满足要求的充电功率；s7：将一天内的时间点上满足要求的充电功率进行存储，并绘制有序调度后的单天充电功率曲线，将有序调度后的单天充电功率曲线与原始订单的单天充电功率曲线进行比较，获取单天调度前后的对比数据；s8：将有序调度后和原始订单的各离散时间点上的充电功率按峰谷电价时段积分，得到调度前后各时段的用电数据：q
t
＝∑pt；其中，q
t
为用电量，p为峰谷电价时段的功率，t为颗粒度的时长。2.根据权利要求1所述的电动汽车充电场站有序充电调度能力的计算方法，其特征在于，所述步骤s5包括：s51：定义原始订单内在目标时间段内的订单数量n，起始时n＝0；所述目标时间段为可进行有序调度的时间段；s52：按照订单起始时间的先后顺序遍历原始订单内所有的充电订单，记录在目标时间段内的订单编号，并获取在目标时间段内的订单数量n；s53：比较订单数量n与目标场站内增加或改造的有序充电桩数量n：若n≥n，则进入步骤s54；若n＜n，则进入步骤s55；s54：将遍历记录的前n个充电订单作为最终需要挪移的充电订单，并将前n个充电订单的起始时间均调整到谷价时段内，充电订单的持续时长保存不变；s55：将遍历记录的n个充电订单作为最终需要挪移的充电订单，并将n个充电订单的起始时间均调整到谷价时段内，充电订单的持续时长保存不变。3.根据权利要求2所述的电动汽车充电场站有序充电调度能力的计算方法，其特征在于，所述可进行有序调度的时间段为电价的峰时段或尖峰时段、且无大量出车需求的时间段。4.根据权利要求1所述的电动汽车充电场站有序充电调度能力的计算方法，其特征在于，所述步骤s6包括：
s61：将挪至谷价时段的充电订单对应的充电功率重新叠加在各离散时间点上，并获取每个离散时间点对应的充电功率p
single
；s62：将充电功率p
single
与设定允许的最大功率p
max
进行比较：若p
single
≥p
max
，则将该离散时间点对应的充电功率调整为最大功率p
max
，计算充电功率p
single
与最大功率p
max
的差值δp
1-single
；若p
single
≤p
max
，则该离散时间点对应的充电功率不变，计算最大功率p
max
与充电功率p
single
的差值δp
2-single
；更新谷价时段内每个离散时间点对应的充电功率；s63：统计谷价时段内所有功率差值δp
1-single
的总和δpower：δpower＝∑δp
1-single
s64：从谷价时段起始时间开始，遍历更新后的谷价时段内每个离散时间点对应的充电功率，若充电功率没达到最大功率p
max
，则利用总和δpower内的功率填补每个离散时间点上未达到最大功率p
max
的差值δp
2-single
，直到δpower＝0。5.根据权利要求1所述的电动汽车充电场站有序充电调度能力的计算方法，其特征在于，所述步骤s3包括：s31：根据充电订单中的起止时间和总充电量，计算充电订单的平均功率p
average
：其中，w为充电订单的充电量；s32：将每个订单的平均功率p
average
叠加到连续时间段内的各离散时间点上。

技术总结
本发明公开了一种电动汽车充电场站有序充电调度能力的计算方法，其包括以下步骤：根据目标场站的历史订单数据读取充电订单中的相应变量；将每个订单的起始时间点之间的连续时间段按照设定的颗粒度划分成离散时间点；将所有充电订单中不同时段的充电功率叠加在各离散时间点上；得到原始订单的单天充电功率曲线；将充电订单挪至谷价时段；模拟有序调度；获取单天调度前后的对比数据；得到调度前后各时段的用电数据。本发明可以在不改变目标场站过去的使用习惯的前提下计算有序充电调度能力，为投资、布局等提供依据，通过最保守的调度方式，不改变目标场站过去的分布结构，有效降低投资、施工的成本，提升投资的收益。提升投资的收益。提升投资的收益。


技术研发人员：曹晟阁 刘彬 刘磊 张磊
受保护的技术使用者：北京链宇科技有限责任公司
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/8/13