一種廣泛分布式電動汽車控制方法
【專利摘要】一種廣泛分布式電動汽車控制方法，包括應用層中集成車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)的廣泛分布式的電動汽車集群；業(yè)務層中若干區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)，與其對應進行通信及協(xié)調(diào)控制的配電自動化子站，對二者進行管理與控制的配電自動化主站；平臺層中的配電調(diào)度自動化系統(tǒng)、輸電調(diào)度自動化系統(tǒng)。系統(tǒng)具有分布式計算特性，支持即插即用、開放互聯(lián)、自由對等，電動汽車集群內(nèi)任意一點與其他一點或多點正常情況下能夠直接發(fā)起或響應充放電需求而不需要供電側的干預和介入；當系統(tǒng)內(nèi)應用層的需求發(fā)生極端情況，區(qū)域內(nèi)所有的應用層需求互相之間不能滿足時，區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)介入進行協(xié)調(diào)與分配，進一步地，可以向更高的配電自動化主站、配電調(diào)度自動化系統(tǒng)、輸電調(diào)度自動化系統(tǒng)申請協(xié)調(diào)、控制與調(diào)度。
【專利說明】
_種廣泛分布式電動汽車控制方法
技術領域
[0001]本發(fā)明為一種廣泛分布式電動汽車控制方法，屬于智能控制技術在電力系統(tǒng)中的應用，尤其適用于廣泛分布式電動汽車在智能電網(wǎng)中的接入、控制和利用領域。
【背景技術】
[0002]在燃料價格持續(xù)波動性攀升、化石能源逐步枯竭、全球氣候變暖愈演愈烈的背景下，電動汽車以電代油，作為解決交通、能源和環(huán)境問題的重要手段，在國際上逐步受到重視，當前已在北美、歐洲、日本等區(qū)域或國家形成規(guī)模市場。大量電動汽車投入運營，將對電力系統(tǒng)產(chǎn)生很大影響。電動汽車充放電機產(chǎn)生的諧波將惡化局部電網(wǎng)的電能質(zhì)量；同時，電動汽車充放電在時間和空間上具有一定的隨機性和間歇性:在非低谷用電期的充電行為將拉高負荷峰值，當現(xiàn)有配電網(wǎng)線路容量裕度較小時會使系統(tǒng)過載;同樣，對電動汽車放電不加控制也很難使其起到削峰的作用。因此，建立一個電動汽車充放電控制策略，從整體上協(xié)調(diào)區(qū)域內(nèi)電動汽車的充放電，能夠在很大程度上消除電動汽車充放電隨機性對電網(wǎng)造成的不利影響，對于提高電動汽車規(guī)?；瘧煤箅娋W(wǎng)的安全性具有重大的現(xiàn)實意義。
[0003]當前對電動汽車充放電的控制主要是沿用傳統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)調(diào)度方式，即由輸電系統(tǒng)調(diào)度中心統(tǒng)一控制所有電動汽車充放電行為的集中控制模式，但考慮到未來電動汽車數(shù)量可能非常龐大，集中控制模式可能導致在相應的最優(yōu)化問題求解時速度非常慢;此外，不同地區(qū)在負荷特性、配電線路容量裕度以及電動汽車用戶數(shù)量上存在很大差異，集中控制模式主要考慮系統(tǒng)總體功率平衡和穩(wěn)定運行，很難兼顧每個地區(qū)的不同特點。針對集中控制模式的不足，新近提出一種分層分區(qū)控制的方法，該方法基于多代理技術，并結合電動汽車控制的特點，將電動汽車控制結構分解為輸電系統(tǒng)調(diào)度和配電系統(tǒng)調(diào)度以及區(qū)域內(nèi)直接控制三個層級。輸電系統(tǒng)調(diào)度可用傳統(tǒng)電力系統(tǒng)調(diào)度方法求解;配電調(diào)度中心根據(jù)接收到的調(diào)度命令，結合下級各區(qū)域的電動汽車數(shù)量、參與V2G( vehicle-to-grid)比例、配電網(wǎng)線路容量合理分配各區(qū)域調(diào)度任務。對于每一個區(qū)域都設有電動汽車控制中心負責協(xié)調(diào)和控制本區(qū)域內(nèi)電動汽車的充放電行為。但是上述方式中，都有不足之處:即二者都不能提前獲取電動汽車的需求信息，所有的調(diào)度、分配、控制都是基于電動汽車發(fā)生需求后，或者使用特定的數(shù)學方法預測或者預估電動汽車的需求；電動汽車的信息流動方向為單工模式，即從單個電動汽車節(jié)點到供電側再到調(diào)度側，然后從調(diào)度側到供電側再到單個電動汽車節(jié)點，各節(jié)點之間，以及各節(jié)點到供電側，互相之間的需求信息都是互相隔離和封閉的。
[0004]本發(fā)明針對當前電動汽車控制策略的不足，提出了一種新的規(guī)模化電動汽車控制方法，尤其是廣泛分布式、非集中充電站的電動汽車集群的控制方式。針對在家庭、充電粧或其他車庫進行常規(guī)充放電的電動汽車，充分考慮了電動汽車充放電地點的分散性;該策略基于能源互聯(lián)網(wǎng)的即插即用、開放互聯(lián)、自由對等、用戶需求為驅(qū)動的基本特性，通過便捷可靠的無線通信方式，構建符合電動汽車使用特性的數(shù)據(jù)模型、與其對應的通信和控制模式以及各級控制系統(tǒng)，各節(jié)點基于雙向和多向信息進行智能化決策，不但能夠獲取供電側的相應信息，更能獲取其他節(jié)點的狀態(tài)，解決了傳統(tǒng)控制方式只能被動獲取電動汽車節(jié)點信息或者通過數(shù)學手段預測節(jié)點信息的被動信息獲取方式，變電動汽車控制方式被動為主動，同時實現(xiàn)用戶之間直接進行需求交換，用戶體驗和用戶需求透明化和扁平化;區(qū)域控制中心充當保護、監(jiān)督和調(diào)配的角色，在正常情況下僅是確保安全運行的監(jiān)督，極端情況下才介入進行管理和控制，以及申請上級系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、支持與調(diào)配。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種廣泛分布式電動汽車控制方法，適用于非集中式充電站的廣泛分布式電動汽車接入電網(wǎng)，及隨之產(chǎn)生的充放電需求管理，能夠使電動汽車實現(xiàn)即插即用、開放互聯(lián)、自由平等的特性，同時實現(xiàn)用戶之間直接進行需求交換，用戶需求的透明化、信息傳遞的扁平化以及系統(tǒng)控制與響應的分布化。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:包括應用層中集成車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)(2)的廣泛分布式的電動汽車(I)集群;業(yè)務層中若干區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)(4)，與其對應進行通信及協(xié)調(diào)控制的配電自動化子站(5)，對二者進行管理與控制的配電自動化主站(7);平臺層中的配電調(diào)度自動化系統(tǒng)(8)、輸電調(diào)度自動化系統(tǒng)
(9)。位于應用層的廣泛分布式電動汽車(I)集群，其車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)(2)，實現(xiàn)任意一點與其他一點或者多點能夠直接發(fā)起和結束充放電需求而不需要供電側的干預和介入;當系統(tǒng)內(nèi)應用層的需求發(fā)生極端情況，區(qū)域內(nèi)所有的應用層需求互相之間不能滿足時，區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)(4)介入進行協(xié)調(diào)與分配，進而可以通過配電自動化子站(5)向更高的配電自動化主站(7)申請協(xié)調(diào)控制，配電自動化主站(7)—方面直接進行協(xié)調(diào)與分配，另一方面必要時可以向更高的配電調(diào)度自動化系統(tǒng)(8)申請協(xié)調(diào)控制，進一步地，配電調(diào)度自動化系統(tǒng)(8)、輸電調(diào)度自動化系統(tǒng)(9)以類似的工作機制工作。
[0007]進一步地，本發(fā)明所述的應用層廣泛分布式的電動汽車(I)集群，通過集成的車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)(2)，一方面使用無線通信網(wǎng)絡(15)與集群內(nèi)任意其他電動汽車(I)進行雙向通信，另一方面與業(yè)務層的區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)(4)進行雙向通
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[0008]進一步地，本發(fā)明所述的廣泛分布式的電動汽車(I)集群，實現(xiàn)任意兩點和多點之間的通信，各節(jié)點基于雙向和多向信息進行智能化決策，不但能夠獲取供電側的相應信息，亦能獲取其他節(jié)點的狀態(tài)信息;具有分布式計算特性，支持即插即用、開放互聯(lián)、自由對等，用戶需求的透明化、信息傳遞的扁平化以及系統(tǒng)控制與響應的分布化;其集成的車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)(2)，能對電動汽車自身進行管理，也可以獲取供電側的信息，還可以與區(qū)域內(nèi)任意一臺或多臺電動汽車直接通信，獲取其他電動汽車的特定信息，進而，可以直接向符合條件的一臺或多臺特定電動汽車發(fā)起或者結束充電或放電需求；電動汽車(I)集群內(nèi)部通信的同時，車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)(2)實時與區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)(4)通信，一方面將電動汽車集群的狀態(tài)信息報送給系統(tǒng)，另一方面一旦發(fā)生電動汽車集群內(nèi)部不能直接匹配的情況，則車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)(2)可以向區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)(4)發(fā)起需求。
[0009]進一步地，本發(fā)明所述的區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)(4)，正常情況下監(jiān)督轄區(qū)內(nèi)所有電動汽車(I)的狀態(tài)信息，并實時計算與主動預防能源需求與分配的極端情況;當電動汽車(I)集群內(nèi)部充電和放電需求不能匹配時，區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)(4)主動介入，進行能源的分配與調(diào)度;在其轄區(qū)范圍內(nèi)仍然不能滿足要求時，向上一級系統(tǒng)申請協(xié)調(diào)與調(diào)度控制。
[0010]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點是:
(I)傳統(tǒng)的電動汽車的信息流動方向為單工模式，即從單個電動汽車節(jié)點到供電側再到調(diào)度側，然后從調(diào)度側到供電側再到單個電動汽車節(jié)點，各節(jié)點之間，以及各節(jié)點到供電偵U，互相之間的需求信息都是互相隔離和封閉的。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)廣泛分布式電動汽車集群任意兩點和多點之間的通信，構建符合電動汽車使用特性的數(shù)據(jù)模型、與其對應的通信和控制模式以及各級控制系統(tǒng)，各節(jié)點基于雙向和多向信息進行智能化決策，不但能夠獲取供電側的相應信息，更能獲取其他節(jié)點的狀態(tài)信息。
[0011](2)由于信息共享方式的改變，使得廣泛分布式電動汽車集群內(nèi)任意一點能夠直接發(fā)起或者響應充放電需求，進而實現(xiàn)用戶需求驅(qū)動，并實現(xiàn)了基于能源互聯(lián)網(wǎng)的即插即用、開放互聯(lián)、自由對等特性，同時實現(xiàn)用戶之間直接進行需求交換，用戶需求的透明化、信息傳遞的扁平化以及系統(tǒng)控制與響應的分布化。
[0012](3)傳統(tǒng)控制方式中所有的調(diào)度、分配、控制都是基于電動汽車發(fā)生需求后，或者使用特定的數(shù)學方法預測或者預估電動汽車的需求，只能被動獲取電動汽車節(jié)點信息，因而其控制方式可定義為被動響應式。本發(fā)明可以變電動汽車控制方式被動為主動，由電動汽車節(jié)點自身實現(xiàn)需求匹配和通信控制，主動進行狀態(tài)信息的更新和互通，區(qū)域控制中心充當保護、監(jiān)督和調(diào)配的角色，在正常情況下僅是確保安全運行的監(jiān)督，極端情況下才介入進行管理和控制，以及申請上級系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、支持與調(diào)配。
[0013](4)方案實施依賴的主要通信方式為無線通信，不需要對現(xiàn)有系統(tǒng)進行大規(guī)模改造，且具有便捷、可靠、覆蓋區(qū)域廣泛等特點，實施的成本和難度低。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)邏輯結構圖。
[0015]圖中:1、電動汽車；2、車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)；3、配電網(wǎng)接入點；4、區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)；5、配電自動化子站;6、與配電自動化子站同級的變電站自動化系統(tǒng)；7、配電自動化主站;8、配電調(diào)度自動化系統(tǒng);9、輸電調(diào)度自動化系統(tǒng)；10、電網(wǎng)平臺；U、與配電自動化主站同級的其他系統(tǒng)；12、遠方終端；13、其他配網(wǎng)設備；14、邏輯分層概念區(qū)域(平臺層、業(yè)務層、應用層)。
[0016]圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)拓撲結構圖。
[0017]圖中:1、電動汽車;2、車載智能EV矩陣控制系統(tǒng);4、區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng);7、配電自動化主站；15、無線通信網(wǎng)絡。
【具體實施方式】
[0018]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。此處所描述的具體實施例，用以解釋本發(fā)明，并不限于本發(fā)明。
[0019]如圖1所示，電力系統(tǒng)包括平臺層、業(yè)務層、應用層三個邏輯區(qū)域。位于應用層的廣泛分布式電動汽車(I)集群，以及遠方終端(12)及其他配網(wǎng)設備(13)通過配電網(wǎng)接入點(3)接入配電網(wǎng)，電動汽車(I)集群任意兩點可以通過車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)(2)直接通信，并且與業(yè)務層的區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)督系統(tǒng)(4)通信，區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)督系統(tǒng)(4)與區(qū)域內(nèi)的配電自動化子站(5)直接通信，配電自動化子站(5)與同級的變電站自動化系統(tǒng)(6)通信的同時，接受上級配電自動化主站(7)的調(diào)度與控制，進一步地，配電自動化主站(7)接受平臺層的配電自動化調(diào)度系統(tǒng)(8)及更高層級的輸電調(diào)度自動化系統(tǒng)(9)管理。
[0020]本發(fā)明的工作過程如下:
廣泛分布式電動汽車(I)集群內(nèi)任意一點，其車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)(2)—方面能夠?qū)崟r計算和監(jiān)督自身的狀態(tài)，另一方面能夠?qū)崟r與整個集群內(nèi)的任意節(jié)點通信，當其產(chǎn)生充電或者放電需求時，通過車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)(2)在通信網(wǎng)絡內(nèi)發(fā)送需求，或者實時響應任意其他節(jié)點的充電或者放電需求，進而實現(xiàn)用戶需求的透明化、信息傳遞的扁平化以及系統(tǒng)控制與響應的分布化;集群內(nèi)任意兩點或者多點一旦實現(xiàn)需求的互相匹配，則自動開始能量的傳輸過程，不需要更高級的系統(tǒng)介入管理，但是車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)(2)會實時向區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)督系統(tǒng)(4)匯報當前信息；一旦區(qū)域內(nèi)的電動汽車集群需求出現(xiàn)極端情況，內(nèi)部不能互相匹配時，區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)督系統(tǒng)
(4)主動介入，在其能力范圍內(nèi)分配與調(diào)度能源，一旦超出其能力范圍，則依據(jù)從低級至高級的順序，依次通過配電自動化子站(5)、配電自動化主站(7)，配電調(diào)度自動化系統(tǒng)(8)、輸電調(diào)度自動化系統(tǒng)(9)來分配、管理和調(diào)度能源。
[0021]對于本領域技術人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其它的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從任何角度，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。
[0022]以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何細微修改、等同替換和改進，均應包含在本發(fā)明技術方案的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種廣泛分布式電動汽車控制方法，其特征在于:包括應用層中集成車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)(2)的廣泛分布式的電動汽車(I)集群;業(yè)務層中若干區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)(4)，與其對應進行通信及協(xié)調(diào)控制的配電自動化子站(5)，對二者進行管理與控制的配電自動化主站(7);平臺層中的配電調(diào)度自動化系統(tǒng)(8)、輸電調(diào)度自動化系統(tǒng)(9)02.根據(jù)權利要求1所述的一種廣泛分布式電動汽車控制方法，其特征在于:所述的廣泛分布式電動汽車(I)集群內(nèi)任意一點與其他一點或者多點能夠直接發(fā)起或響應充放電需求而不需要供電側的干預和介入；當系統(tǒng)內(nèi)應用層的需求發(fā)生極端情況，區(qū)域內(nèi)所有的應用層需求互相之間不能滿足時，區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)(4)介入進行協(xié)調(diào)與分配，進一步地，可以通過配電自動化子站(5)向更高的配電自動化主站(7)申請協(xié)調(diào)控制，配電自動化主站(7)—方面直接進行協(xié)調(diào)與分配，另一方面必要時可以向更高的配電調(diào)度自動化系統(tǒng)(8)申請協(xié)調(diào)控制，進一步地，配電調(diào)度自動化系統(tǒng)(8)、輸電調(diào)度自動化系統(tǒng)(9)以類似的工作機制工作。3.根據(jù)權利要求1所述的一種廣泛分布式電動汽車控制方法，其特征在于:所述的廣泛分布式的電動汽車(I)集群，實現(xiàn)任意兩點和多點之間的通信，各節(jié)點基于雙向和多向信息進行智能化決策，不但能夠獲取供電側的相應信息，亦能獲取其他節(jié)點的狀態(tài)信息;具有分布式計算特性，支持即插即用、開放互聯(lián)、自由對等，用戶需求的透明化、信息傳遞的扁平化以及系統(tǒng)控制與響應的分布化;其集成的車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)(2)，首先對電動汽車自身進行管理，其次可以獲取供電側的信息，進一步地，區(qū)域內(nèi)任意兩臺電動汽車可以直接通信，獲取其他電動汽車的特定信息，進一步地，可以直接向符合條件的一臺或多臺特定電動汽車發(fā)起或者響應充電或放電需求;電動汽車(I)集群內(nèi)部通信的同時，車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)(2)實時與區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)(4)通信，一方面將電動汽車集群的狀態(tài)信息報送給系統(tǒng)，另一方面一旦發(fā)生電動汽車集群內(nèi)部不能直接匹配的情況，則車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)(2)可以向區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)(4)發(fā)起需求。4.根據(jù)權利要求1所述的一種廣泛分布式電動汽車控制方法，其特征在于:所述的區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)(4)，正常情況下監(jiān)督轄區(qū)內(nèi)所有電動汽車(I)的狀態(tài)信息，并實時計算與主動預防能源需求與分配的極端情況；當電動汽車(I)集群內(nèi)部充電和放電需求不能匹配時，區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)(4)主動介入，進行能源的分配與調(diào)度;在其轄區(qū)范圍內(nèi)仍然不能滿足要求時，向上一級系統(tǒng)申請協(xié)調(diào)與調(diào)度控制。5.根據(jù)權利要求1所述的一種廣泛分布式電動汽車控制方法，其特征在于:所述的應用層的廣泛分布式的電動汽車(I)集群，通過集成的車載智能EV矩陣控制系統(tǒng)(2)，使用無線通信網(wǎng)絡(15)與集群內(nèi)任意其他電動汽車(I)進行雙向通信，進一步地與業(yè)務層的區(qū)域主動式EV矩陣能源分配與監(jiān)測系統(tǒng)(4)進行雙向通信。
【文檔編號】H02J13/00GK106026192SQ201610378774
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月1日
【發(fā)明人】劉寶良, 劉莉, 王剛, 羅曉樂, 尹博, 王達, 趙文靜
【申請人】沈陽工程學院