一种自主参与需求响应的电动汽车充电桩控制器及方法与流程

技术特征：
1.一种自主参与需求响应的电动汽车充电桩控制器，其特征在于，包括用户交互模块、充放电控制模块、用户意愿存储模块、激励信号接收模块、中央决策模块；所述用户交互模块，用于和用户进行交换信息，其将用户参与需求响应的意愿传输到中央决策模块，同时将中央决策模块得出的结果反馈给用户；所述充放电控制模块，用于控制车辆充电以及对外放电，其依据来自中央决策模块的充放电计划对充放电过程进行控制，并将车辆的实时状态信息传输给中央决策模块；所述实时状态信息包括电量、充放电功率；所述用户意愿存储模块，用于存储用户需求响应意愿，其将用户设定的参与需求响应意愿进行存储，根据用户交互模块的输入信息对意愿信息进行实时更新，并向中央决策模块传递所需的最新用户设定信息；所述激励信号接收模块，用于接收需求响应激励信息，其将激励信号数据传输给中央决策模块作为车辆充放电计划的决策信息；所述激励信号为需求响应的补贴价格信号；所述中央决策模块，用于接收用户交互模块的用户信息、用户意愿存储模块的用户设定信息、激励信号接收模块的激励信号信息，并通过优化求解对车辆的充放电计划进行合理的决策，并将充放电计划信息输出给充放电控制模块进行执行。2.一种自主参与需求响应的电动汽车充放电控制方法，其特征在于，应用如权利要求1所述的一种自主参与需求响应的电动汽车充电桩控制器，其包括以下步骤：步骤1：电动汽车充电桩控制器的监控模块对充电桩的运行状态进行监控，当电动汽车接入充电桩之后，电动汽车充电桩控制器的其余模块才会开始运行，否则处于休眠状态；步骤2：当步骤1中的电动汽车充电桩控制器的其余模块处于运行状态后，激励信号接收模块开始接收需求响应补贴信息，获取市场中对需求侧资源参与响应的需求量和相应的激励方法，经过分析和处理后形成标准化的激励信号，并传输给中央决策模块；步骤3：在步骤2的接收需求响应补贴信息的同时或之后，用户交互模块询问用户是否更改之前所设定的意愿信息；意愿信息包括如预期充电离开时间、预期离开电量；如果用户需要更改信息，根据用户交互模块的反馈信息对所存储的意愿进行更新；并调用用户意愿存储模块，向中央决策模块提供所需的相关信息；步骤4：根据步骤3中的用户意愿信息，中央决策模块按照用户所设定的决策目标，结合需求响应激励信号和用户意愿信息，对电动汽车的最优充放电策略进行求解，并对预期效果进行评估；步骤5：充放电控制模块接收到步骤4中的最优充放电策略后，在不需要用户参与的前提下，在设定的响应时段按照设定的响应量自主参与需求响应。3.如权利要求2所述的一种自主参与需求响应的电动汽车充放电控制方法，其特征在于，所述步骤2中，激励信号的分析处理过程，具体包括以下步骤：步骤21：激励信号接收模块接收需求响应补贴信息，分析不同时段上参与需求响应的
补贴价格；步骤22：在步骤21接收需求响应补贴信息的同时或之后，激励信号接收模块结合具体电动汽车参与需求响应的实际能力，分析不同的需求响应容量下，该用户预期获得收益的情况；步骤23：将步骤22分析出的不同响应容量下的预期收益转化成中央决策模块能识别的数据形式，并传输给中央决策模块。4.如权利要求2所述的一种自主参与需求响应的电动汽车充放电控制方法，其特征在于，所述步骤3中，意愿信息分为长期用户意愿信息和实时用户意愿信息；所述长期用户意愿信息，包括放电深度、最大放电次数，其存储在用户意愿存储模块，通过签订充电合约来确定；所述实时用户意愿信息，包括次日的充电时段、预期需求电量，其由用户提前一天或者几小时通过用户交互模块进行实时申报。5.如权利要求2所述的一种自主参与需求响应的电动汽车充放电控制方法，其特征在于，所述步骤4中，电动汽车的充放电策略是根据电动汽车和电网的交互形式进行有序的延迟或提前对电动汽车进行充放电，其在充放电之前需对电动汽车充电桩是否参与需求响应，进行判断，其具体判断流程如下所示：步骤41：中央决策模块对激励信号接收模块传来的信息进行检测，判断该时刻下是否存在需求响应激励信号；如果不存在激励信号，退出判断流程，不参与需求响应；步骤42：在步骤41对信息进行检测的同时或之后，中央决策模块对用户意愿存储模块传来的信息进行分析，判断此时用户的用电需求是否具有弹性；如果用户的用电需求不具有弹性，改变用电特性会对用户的正常使用产生不利影响，则退出判断流程，不参与需求响应；步骤43：进行步骤41和步骤42的同时或之后，中央决策模块从用户意愿存储模块中获取需求响应激励信号的期望阈值，判断此时需求响应的激励信号是否达到用户的期望阈值；如果未达到，则退出判断流程，不参与需求响应；步骤44：在步骤41、步骤42、步骤43分别判断完成后，并得到参与需求响应的信息情况下，中央决策模块制定出电动汽车充电桩参与需求响应的控制方案，所述控制方案包括有响应时段、响应容量，并传输给充放电控制模块执行，同时通过用户交互模块把相关信息及时地反馈给用户。6.如权利要求5所述的一种自主参与需求响应的电动汽车充放电控制方法，其特征在于，所述步骤4中，最优充放电策略的优化目标是用户使用电能的总花费最小；所述总花费等于用户的购电花费减去参与需求响应的补贴；所述优化目标的计算公式如下：min(m)＝∑
t
(c(t)xp
c
(t)-c
u
(t)xp
u
(t))(i)其中，变量m代表用户使用电能的总花费，中央决策模块的优化目标是使得该变量值最小；p
c
(t)代表在t时段中的家用电动汽车的实时充放电功率，p
u
(t)代表在t时段中电动汽车
参与需求响应的容量，c(t)代表t时段上的购电单价，c
u
(t)代表t时段上的需求响应的补贴单价。7.如权利要求6所述的一种自主参与需求响应的电动汽车充放电控制方法，其特征在于，所述优化目标受到的主要约束包括电量约束、功率约束、保底电量约束、期望电量约束：所述电量约束是指电池组容量是有限的，存储的电量需要在某一个区间内变动，不能超过最大电池组容量，也不能小于电池组的最低电量，如下述表达式(2)所示：e
min
≤e(t)≤e
max (2)上述表达式(2)中，e(t)代表电池组在时刻t的电量，e
min
代表电池组的最低电量，e
max
代表电池组的最大容量；所述功率约束是指电池组最大充电功率和最大放电功率的限制；电池组的实际传输功率在任何时段都不能超过充放电的功率极限值，极限值是由电池组装置的特性决定，如下述表达式(3)所示：-p
dcmax
≤p(t)≤p
cmax (3)上述表达式(3)中，p(t)代表电池组在时刻t的充放电，p
dcmax
代表电池组的最大放电功率，p
cmax
代表电池组的最大充电功率；所述保底电量约束是指充放电过程中车辆电量要保持大于用户设定的某个特定值；当车辆入网电量低于保底电量时，车辆需要立即以最大充电功率进行强制充电，直到电量达到保底电量；当车辆受调度指令对外进行放电时，如果电量降低到保底电量，立即停止放电；保底电量约束如下述表达式(4)所示：e
bot
≤e(t) (4)上述表达式(4)中，e
bot
代表电池组的保底电量；所述期望电量约束是指车辆在预期离开时刻需要达到用户设定的最低电量；在预期离开时刻的临近时段中，车辆为了达到预期电量进行强制充电，不在参与需求侧响应；期望电量约束如下述表达式(5)所示：e
exp
≤e(t
l
) (5)上述表达式(5)中，e
exp
代表电池组的保底电量，e(t
l
)代表电动汽车在时刻t
l
离开充电桩时的电量。8.如权利要求2所述的一种自主参与需求响应的电动汽车充放电控制方法，其特征在于，所述步骤4中，评估为对电力系统不平衡量的最大调节能力的评估，其通过上备用容量p
u
和下备用容量p
d
的大小来表示；所述上备用容量p
u
和下备用容量p
d
的计算公式如下：p
u
(t)＝p(t) p
dcmax
p
d
(t)＝p
cmax-p(t)其中，p(t)表示电动汽车的实时充放电功率；p
dcmax
表示电动汽车的最大放电功率，为正实数，数值大小主要受汽车的充电装置、充电桩设施的影响，不同的汽车个体数值不同；
p
cmax
表示电动汽车的最大充电功率，为正实数，不同的汽车个体数值不同；当p(t)>0时，表示电动汽车处于充电状态，作为系统负荷吸收电能；当p(t)<0时，表示电动汽车处于放电状态，作为系统电源放出电能。9.如权利要求2所述的一种自主参与需求响应的电动汽车充放电控制方法，其特征在于，所述步骤5：自主参与需求响应的具体过程如下:步骤51：充放电控制模块接收来自中央决策模块的电动汽车充放电控制计划，获悉各个时间段上电动汽车的预期充放电功率；步骤52：在实际运行过程中，根据步骤51的电动汽车充放电控制计划，充放电控制模块获取电动汽车的实时充放电状态，将实时充放电功率和该时间段上电动汽车的预期充放电功率进行比较；如果两者相等，充放电控制模块不需要干预电动汽车的充放电状态，只需要继续保持监测；如果两者不相等，充放电控制模块需要干预电动汽车的充放电状态，控制实时充放电功率始终等于该时段下预期的充放电功率；步骤53：在进行步骤52的充放电控制的同时或之后，充放电控制模块将电动汽车的充放电信息进行反馈。10.如权利要求9所述的一种自主参与需求响应的电动汽车充放电控制方法，其特征在于，所述充放电功率的计算公式如下：其中，p
ex
(t)为各个时间段上电动汽车的预期充放电功率；p
c
(t)为充放电控制模块获取电动汽车的实时充放电状态；p
c
(t)为实时充放电功率p
c
(t)；p
ex
(t)为某时间段上电动汽车的预期充放电功率。

技术总结
本发明公开了一种自主参与需求响应的电动汽车充电桩控制器及方法，属于电动汽车充电控制技术领域。本发明的一种自主参与需求响应的电动汽车充电桩控制器，充分考虑“电动汽车特别是家用电动汽车不但携带有大容量的电池组，而且每日平均运行时间较短，是潜在的优质需求侧能源”的现状，进而本发明设置用户交互模块、充放电控制模块、用户意愿存储模块、激励信号接收模块、中央决策模块，在满足用户参与意愿的前提下，根据需求响应激励信号的变化，自主控制电动汽车参与充放电的需求响应。进一步，本发明能够实现合理的充放电控制，可以充分发挥电动汽车能够作为可调节负荷和储能的特性，通过参与需求响应能创造出可观的经济和社会效益。社会效益。社会效益。


技术研发人员：沈然 胡若云 李伊玲 丁麒 孙钢 张维 金良峰 徐世予 叶方彬 吕诗宁 王庆娟 倪琳娜 汪一帆 项莹洁 章一新 章江铭 邓建丽
受保护的技术使用者：国网浙江省电力有限公司营销服务中心
技术研发日：2022.02.10
技术公布日：2022/5/5