阅读说明：本技术 一种电动汽车充电桩充电分析方法 (electric vehicle charging pile charging analysis method ) 是由 崔永 张效声 孙淑霞 李兰哲 于 2019-10-30 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种电动汽车充电桩充电控制策略分析方法,所述充电控制策略为对应不同时间段设置不同充电收费价格,所述方法包括如下步骤：根据新的充电站充电收费价格确定考虑价格响应的电动汽车充电负荷X<Sub>new</Sub>；根据所述电动汽车充电负荷分布X和考虑价格响应的电动汽车充电负荷X<Sub>new</Sub>确定新的充电站充电收费价格对电网负荷峰谷差减少率dD<Sub>pv</Sub>；根据所述充电站的购电价格、电动汽车电池平均容量、新的充电站充电收费价格确定新的充电站收益提高率Income<Sub>new</Sub>；根据所述充电站容量、电动汽车数量、新的充电站充电收费价格确定充电需求流失的减少率；根据所述对电网负荷峰谷差减少率dD<Sub>pv</Sub>、充电站收益提高率Income<Sub>new</Sub>、充电需求流失的减少率确定新的充电控制策略所对应的收益。(The invention provides an electric vehicle charging pile charging control strategy analysis method, wherein the charging control strategy is to set different charging prices for corresponding different time periods, and the method comprises the following steps of determining an electric vehicle charging load X considering price response according to the new charging station charging price new (ii) a According to the charging load distribution X of the electric automobile and the charging load X of the electric automobile considering price response new Determining a new charging station charge price versus a rate of reduction of grid load peak-to-valley difference, dD pv (ii) a Determining a new charging station profit increase rate Income according to the electricity purchase price, the average capacity of the batteries of the electric vehicles and the charge price of the new charging station new (ii) a Determining the reduction rate of the charge demand loss according to the capacity of the charging stations, the number of the electric vehicles and the charge price of the new charging station; according to the reduction rate dD of the load peak-valley difference of the pair of power grids pv Charging station Income increasing rate Income new And determining the income corresponding to the new charging control strategy according to the reduction rate of the charging demand loss.)

一种电动汽车充电桩充电分析方法

技术领域

本发明信息技术领域，特别涉及一种电动汽车充电桩充电控制方法。

背景技术

随着我国电动汽车产业的快速发展，电动汽车的市场占用量不断提升，为其提供充电服务的各类充电站也应运而生。充电站对于为电动汽车提供动力补给，促进电动汽车的推广和普及具有重要作用。然而，随着城市电动汽车数量的不断增加，大量汽车同时的接入电网充电，将会引起配电网负荷的较大波动，加大电力负荷的峰谷差。另一方面，在充电高峰期，一定区域内大量的电动汽车同时充电，会导致排队增多，一些用户因而充不上电，导致充电需求流失率提高，降低充电站的收入的同时，更影响电动汽车用户的体验，进而影响电动汽车的推广和普及应用。

针对电动汽车无序充电带来的各种问题，可以采用灵活的定价策略控制充电桩充电收费来解决：在充电高峰时提高充电收费价格，在充电低谷时段则降低充电收费价格。通过价格杠杆引导一部分对价格敏感的用户改变充电习惯，到价格较低的低谷时段充电。灵活的定价策略首先可以在一定程度上降低对配电网的负荷，减少负荷的峰谷差；其次，也能够避免高峰时的充电排队现象，减少充电需求流失率并提高用户的满意度。另外，对于充电站本身而言，新的定价策略还要保证充电站的经济利益，即营业收入要高于传统的均一充电价格。

发明内容

本发明旨在提出一种电动汽车充电桩充电控制策略分析方法，用于对充电站的制定的分时收费控制策略进行分析，预测其收益，从而让充电站更好的服务用户，提高营业收入，并降低对配电网负荷的影响。

本发明实施例提出一种电动汽车充电桩充电控制策略分析方法，所述充电控制策略为对应不同时间段设置不同充电收费价格，所述方法包括如下步骤：

步骤10、给定初始参数：某区域电动汽车数量、电动汽车电池平均容量、充电站的购电价格、充电站容量、在固定均一充电收费价格情况下基础的电动汽车充电负荷分布X、以及充电控制策略所对应的新的充电收费价格；

步骤20、根据新的充电站充电收费价格确定考虑价格响应的电动汽车充电负荷X_new；

步骤30、根据所述电动汽车充电负荷分布X和考虑价格响应的电动汽车充电负荷X_new确定新的充电站充电收费价格对电网负荷峰谷差减少率dD_pv；

步骤40、根据所述充电站的购电价格、电动汽车电池平均容量、新的充电站充电收费价格确定新的充电站收益提高率Income_new；

步骤50、根据所述充电站容量、电动汽车数量、新的充电站充电收费价格确定充电需求流失的减少率；

步骤60、根据所述对电网负荷峰谷差减少率dD_pv、充电站收益提高率Income_new、充电需求流失的减少率确定新的充电控制策略所对应的收益。

其中，所述步骤20具体包括：

步骤201、根据价格设计电动汽车需求转移模型，该需求转移模型用于模拟在高价影响下，一定比例的用户向周边低价时段转移的现象；

步骤202、根据所述需求转移模型，在高价时段内按照比例选择相应数量的电动汽车，随机转移分布到较低的价格时段，从而生成新的充电负荷分布X_new。

其中，所述步骤30具体包括：

步骤301、根据以下公式计算新的充电收费价格下，充电的负荷峰谷差：

D_{pv_new}＝max(X_new)-min(X_new)

步骤302、根据以下公式计算基础充电的负荷峰谷差：

D_pv＝max(X)-min(X)

步骤303、根据以下公式计算负荷峰谷差减少率：

其中，所述步骤40包括：

步骤401、根据以下公式计算新的充电收费价格下充电站的经济收益：

其中，n_i,j表示第j辆电动汽车在i时刻是否充电，pow表示电动汽车电池平均容量，price_{shell_i}表示i时刻的充电收费价格，price_{buy_i}表示i时刻充电站从电网的购电价格；

步骤402、根据以下公式计算固定充电收费价格下的充电站的基础经济收益；

其中，price表示固定的均一充电收费价格；

步骤403、根据以下公式计算充电站收益提高率：

其中，所述步骤50包括：

步骤501、根据以下公式计算新的充电收费价格下，充电高峰时段的充电需求流失：

其中，w_i表示第i时刻充电需求是否大于充电站容量，nx_{new_i}为i时刻需要充电的电动汽车数量，n₀为充电站容量；

步骤502、根据以下公式计算均一充电收费价格下，充电高峰时段的基础充电需求流失：

其中，nx_i为i时刻需要充电的电动汽车数量；

步骤503、根据以下公式计算充电需求流失的减少率：

其中，所述步骤60具体包括：

根据以下公式计算：

y＝w₁.dD_pv+w₂.dIncome+w₃.dloss

其中，w₁、w₁和w₁为权重值。

本发明实施例提出一种电动汽车充电桩充电控制策略分析方法，从多维度全面评估充电收费策略，分别从配电网，充电站和用户三个层次，分别计算配电网的负荷峰谷差减少率，充电站的收益提高率以及用户的充电需求流失的减少率，利用这三个参数进行综合收益，全面的评估充电站制定的充电收费策略，评估的结果更为全面有效，有利于充电站更好的发挥经济和社会效益。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而得以体现。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例所述一种电动汽车充电桩状态分析方法流程图。

图2为固定充电收费价格情况下基础的充电负荷分布X。

图3为新的充电收费策略对应的充电负荷分布X_new。

图4为两种充电收费策略下充电负荷的对比曲线。

图5为线性分段函数形式的电动汽车需求转移模型。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

如图1所示，本发明实施例提出一种电动汽车充电桩充电控制策略分析方法，所述充电控制策略为对应不同时间段设置不同充电收费价格，在充电高峰时提高充电收费价格，在充电低谷时段则降低充电收费价格，所述方法包括如下步骤：

步骤10、给定初始参数：某区域电动汽车数量、电动汽车电池平均容量、充电站的购电价格、充电站容量、在固定均一充电收费价格情况下基础的电动汽车充电负荷分布X、以及充电控制策略所对应的新的充电收费价格；

步骤20、根据新的充电站充电收费价格确定考虑价格响应的电动汽车充电负荷X_new；

步骤30、根据所述电动汽车充电负荷分布X和考虑价格响应的电动汽车充电负荷X_new确定新的充电站充电收费价格对电网负荷峰谷差减少率dD_pv；

步骤40、根据所述充电站的购电价格、电动汽车电池平均容量、新的充电站充电收费价格确定新的充电站收益提高率Income_new；

步骤50、根据所述充电站容量、电动汽车数量、新的充电站充电收费价格确定充电需求流失的减少率；

步骤60、根据所述对电网负荷峰谷差减少率dD_pv、充电站收益提高率Income_new、充电需求流失的减少率确定新的充电控制策略所对应的收益。

其中，所述步骤20具体包括：

步骤201、根据价格设计电动汽车需求转移模型，该需求转移模型用于模拟在高价影响下，一定比例的用户向周边低价时段转移的现象；

步骤202、根据所述需求转移模型，在高价时段内按照比例选择相应数量的电动汽车，随机转移分布到较低的价格时段，从而生成新的充电负荷分布X_new。

其中，所述步骤30具体包括：

步骤301、根据以下公式计算新的充电收费价格下，充电的负荷峰谷差：

D_{pv_new}＝max(X_new)-min(X_new)

步骤302、根据以下公式计算基础充电的负荷峰谷差：

D_pv＝max(X)-min(X)

步骤303、根据以下公式计算负荷峰谷差减少率：

需说明的是，充电的负荷是一个变化的过程，会有峰值和谷值。

其中，所述步骤40包括：

步骤401、根据以下公式计算新的充电收费价格下充电站的经济收益：

其中，n_i,j表示第j辆电动汽车在i时刻是否充电，pow表示电动汽车电池平均容量，price_{shell_i}表示i时刻的充电收费价格，price_{buy_i}表示i时刻充电站从电网的购电价格；

步骤402、根据以下公式计算固定充电收费价格下的充电站的基础经济收益；

其中，price表示固定的均一充电收费价格；

步骤403、根据以下公式计算充电站收益提高率：

其中，所述步骤50包括：

步骤501、根据以下公式计算新的充电收费价格下，充电高峰时段的充电需求流失：

其中，w_i表示第i时刻充电需求是否大于充电站容量，nx_{new_i}为i时刻需要充电的电动汽车数量，n₀为充电站容量；

步骤502、根据以下公式计算均一充电收费价格下，充电高峰时段的基础充电需求流失：

其中，nx_i为i时刻需要充电的电动汽车数量；

步骤503、根据以下公式计算充电需求流失的减少率：

其中，所述步骤60具体包括：

根据以下公式计算：

y＝w₁.dD_pv+w₂.dIncome+w₃.dloss

其中，w₁、w₁和w₁为权重值。

具体而言，充电控制策略收益的计算同时考虑新的充电收费策略对配电网、充电站和用户的影响，y值在[0,1]之间，其值越大说明充电控制策略越成功。

根据本实施例分析方法，可以对充电控制策略进行分析，有利于提出更加合理和高收益的充电控制策略。

优选地，w₁、w₁和w₁基于层次分析法计算得到，具体如下：

1)利用1-9标度法，建立3个指标的判断矩阵A；

2)对判断矩阵进行一致性检验，若通过一致性检验继续下一步骤，否则，返回重新建立判断矩阵；

3)根据判断矩阵A计算权重，将A的n个列向量的算术平均作为权重向量。

下面列举一具体实施例详细说明上面实施例所述方法。

步骤10)给定初始参数：某区域内每天有1368辆电动汽车需要充电，充电时隙设为半小时，汽车电池平均容量为30kWh，充电站容量为50个充电桩。充电站的购电价格如下表1所示：

表1

时段	购电价格(元/kWh)
		波谷时段(01:00-09:00)	0.365
波峰时段(11:00-23:00)	0.869
		平时段(09:00-11:00，23:00-01:00)	0.687

固定的均一充电收费为1.5元/kWh。以需要充电的电动汽车数量为纵坐标，时段为横坐标，在固定充电费用情况下基础的充电负荷分布X如图2所示。

步骤20)预测考虑价格响应的电动汽车充电负荷：

步骤201)给定某充电站制定的一个新的充电收费价格如下表2所述；

表2

时段	充电收费价格(元/kWh)
		(00:00-07:00,11:00-15:30,17:30-24:00)	1.0
(07:00-08:00,09:30-11:00,15:30-16:30)	2.0
		(08:00-09:30,16:30-17:30)	3.0

根据价格设计电动汽车需求转移(价格响应)模型，该模型用于模拟在高定价影响下，一定比例的用户向低价时段转移的现象。模型可由图5所示，为线性分段函数。用户由波峰值电价向中值和波谷值电价转移概率为20％，由中值电价向波谷值电价转移转移概率为10％在波谷值电价没有转移。

步骤202)根据需求转移模型，在波峰和中值时段内按照比例选择相应数量的电动汽车，随机转移分布到较低价格时段，生成新的充电负荷分布X_new，如图3所示。通过将转移前后的负荷曲线绘制在同一图中(图4)可以明显发现当充电收费定价变化后，两个充电高峰的负荷都有所减少，而波谷的负荷有所增加。

步骤30)计算充电对电网负荷峰谷差减少率：

按照步骤301)-步骤303)的公式计算，可得dD_pv＝0.2716。即采用新的充电收费策略后，电动汽车的充电负荷峰谷差值相比固定收费情况减少了27.16％。

步骤40)计算充电站收益提高率

按照步骤401)-步骤403)的公式计算，可得dIncome＝0.1432。即采用新的定价策略后，充电站的每日营业收入提高了14.32％。

步骤50)计算充电需求流失的减少率

按照步骤501)-步骤503)的公式计算，可得dloss＝0.6507。即采用新的定价策略后，充电需求流失减少了65.07％。

步骤60)计算充电收费策略的综合收益。按照公式(11)给出充电收费策略的综合收益值y＝0.3194。对不同的充电收费策略可以利用其综合收益值的大小进行比较，该收益值越大越好。

其中，基于层次分析法计算各个维度的权值，具体如下：

利用1-9标度法，建立3个指标的判断矩阵A如下。

对该判断矩阵通过一致性检验后，计算得到权值为w＝[0.5232 0.2616 0.2153]。

通过以上实施例的描述可知，本发明实施例提出一种电动汽车充电桩充电控制策略分析方法，从多维度全面评估充电收费策略，分别从配电网，充电站和用户三个层次，分别计算配电网的负荷峰谷差减少率，充电站的收益提高率以及用户的充电需求流失的减少率，利用这三个参数进行综合收益，全面的评估充电站制定的充电收费策略，评估的结果更为全面有效，有利于充电站更好的发挥经济和社会效益。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。