一种基于日前负荷预测值的电动汽车充电优化方法

技术特征：
1.一种基于日前负荷预测值的电动汽车充电优化方法，用于充电站对电动汽车进行充电，其特征在于：所述优化方法包括以下步骤：（s1）获取充电站变压器总损耗功率和无功经济当量k
q
；变压器运行时，变压器的总损耗功率包括空载损耗和负载损耗，则有功功率损耗δp的表达式为：δp=p0 β2p
k （1）；表达式（1）中，δp为变压器的有功功率损耗，p0为变压器空载损耗，β为变压器负载系数， p
k
为变压器短路有功损耗；δp、p0和p
k
的单位均为kw；变压器负载系数β的表达式为：（2）；表达式（2）中，s2为变压器二次侧计算负荷，s
n
为变压器额定容量，p2为变压器二次侧功率，cosφ2为负载功率因数；s2和s
n
的单位均为kva，p2的单位为kw；变压器一次侧功率的表达式为：p1=p2 δp（3）；变压器的效率为输出功率比输入功率的表达式为：变压器的效率为输出功率比输入功率的表达式为：（4）；表达式（4）中，η
p
为变压器的运行效率，p1为变压器一次侧功率；将表达式（4）对β求一阶导数并令其等于0：（5）；则可求出变压器最大效率时的负载系数需要满足的条件为：p0=β
2jp
p
k
（6）；表达式（6）中，β
jp
为变压器最大效率运行时对应的负载系数；表达式（6）说明当变压器的短路有功损耗p
k
等于变压器空载损耗p0时，变压器达到最优运行效率，对应的负载系数β
jp
的表达式（6）可简化为：（7）；变压器的无功功率损耗δq包括q
k
和q0，q
k
为变压器负载无功损耗，q0为变压器空载无功损耗，其关系表达式为：δq=q0 β2q
k （8）；由表达式（8）可知，变压器的无功传输效率表达式为：（9）；q1为变压器一次侧的无功功率损耗，q2为变压器二次侧的无功功率损耗；对表达式（9）求极大值可得变压器负载系数满足下述表达式时，此时变压器无功损耗
最小，变压器的无功功率最大传输效率的负载系数β
jq
表达式为：（10）；在表达式（10）中，i0为变压器的空载电流，u
k
为变压器的短路电压；（s2）根据充电站变压器的总损耗功率确定充电站变压器的最优综合运行效率；当考虑节约电能时，可使变压器运行在最优运行效率在β
jp
点附近；当考虑提高功率因数时，可使变压器运行在无功功率在最大传输效率β
jq
点附近；当综合考虑二者时，变压器的综合功率运行效率为：，p
z0
= p0 k
q
q0，p
zk
= p
k
k
q
q
k
（11）；表达式（11）中，k
q
为无功经济当量，是变压器的固有参数，其定义为在变配电系统中每减小1kvar的无功功率，可使有功功率损耗下降k
q
kw；对表达式（11）求极大值时，可得变压器综合功率最大值时的负载系数β
jz
的表达式：（12）；此时变压器的综合功率传输效率达到最大值；根据变压器负载系数的计算公式，由变压器容量和功率因素可算得充电站的最优充电功率p
e=
p2（β=β
jz
）（13）；（s3）将一天分成24个时段，每小时为一个时段，充电站根据每个时段充电站充电桩的充电功率定义各时段的基准优化系数为k
i
并获取各时段电动汽车功率基准优化系数k
i
；（14）；其中，p
i
(t)是基于日前预测到的第i时段的充电负荷大小，假设p
i
(t)已知，p
e
为该充电站的最优充电功率；（s4）充电站获取某时段充电站内正在充电的电动汽车的数量和每辆电动汽车的电池剩余电量soc；（s5）充电站根据时段和各辆电动汽车的电池剩余电量soc采取充电功率调控；当充电站的充电桩数量充足时，充电站内的充电桩获取接入的电动汽车电池的荷电状态，即电动汽车的电池的剩余电量soc
j
，j∈[0，soc
m
]；soc
m
为保证电动汽车电池寿命而取的最大充电电量，soc
m
∈[0.9，0.98]；设置所有电动汽车的额定充电功率均为p1，且充电功率的上限为p
1max
、充电功率下限位p
1min
；基于日前预测到的该时段的充电负荷大小p
i
（t）；（s5.1）当检测到一电动汽车的电池剩余电量soc
j
<25%或（15）时，侧降低对该电动汽车的充电功率的调控，提高该电动汽车的充电功率：p
c
=p1，表达式（15）中，即当电动汽车的电池剩余电量soc过低或者当电动汽车的电池能够在
本时段内充满电时，p
c
=p1；表达式（15）中s
n
为电动汽车电池的容量，η
c
为当前电动汽车的充电效率，η
c
∈[0.85，0.9]；t
j
为该电动汽车的剩余充电时长；s2为变压器额定容量， p1为变压器一次侧功率；（s5.2）当前电动汽车的电池剩余电量25%<soc
j
<50%时：（16）；则（17）；即为需要调整的功率总量，表示需要将调整功率总量平均分摊到该时段内接入该充电站的每辆电动汽车上；（s5.3）当检测到一电动汽车的电池剩余电量soc
j
>50%，则提高对该电动汽车的充电功率的调控，降低充电功率：则：（18），（19），当电动汽车的剩余电量满足soc
j
>50%时，相比于（s5.2）中的条件，电动汽车剩余电量更加充足，因此这部分电动汽车的调整功率也可以适当增加为，其中n为基于日前数据所得到的某时段到达该充电站的电动汽车数量，x为对应电动汽车的剩余电量满足soc
j
>50%时对电动汽车充电功率的调度系数，x ∈（1，2.5）。2.根据权利要求1所述的一种基于日前负荷预测值的电动汽车充电优化方法，其特征在于：在所述步骤（s5.1）中，soc
m
为0.95。3.根据权利要求1所述的一种基于日前负荷预测值的电动汽车充电优化方法，其特征在于：在所述步骤（s3）中，当一时段预测充电功率低于最佳充电功率时，为了保证变压器的运行效率，在电动汽车充电功率的限制范围内增大每辆车的充电功率，此时k
i
可取负数。4.根据权利要求1所述的一种基于日前负荷预测值的电动汽车充电优化方法，其特征在于：在所述步骤（s5.3）中，x为2。

技术总结
一种基于日前负荷预测值的电动汽车充电优化方法，包括以下步骤：获取充电站变压器参数和无功经济当量；计算充电站变压器的最优综合运行效率；将一天分成24个时段，每小时为一个时段，对每个时段充电站充电桩的充电功率分别进行实时优化，定义各时段的基准优化系数为k


技术研发人员：周星月 王智东 张紫凡 王玕 吴灿 郭琳
受保护的技术使用者：广州城市理工学院
技术研发日：2021.12.16
技术公布日：2022/4/26