本發(fā)明涉及新能源領域，具體而言，涉及一種基于分層優(yōu)化的電車充電方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、電動汽車作為一種新能源汽車，具有改造。清潔的特點，在緩解能源短缺、減輕環(huán)境污染等方面具有較大的優(yōu)勢，目前已成為世界各國的戰(zhàn)略發(fā)展目標。與此同時，大規(guī)模的電車充電會給配電網(wǎng)的安全運行帶來挑戰(zhàn)，若不進行適當?shù)恼{控，配電網(wǎng)負荷波動將會加劇，并帶來設備過載、電壓功率因數(shù)下降等不良影響。研究電動車有序充電策略的意義主要有如下三點：(1)有序充電策略可以幫助平衡充電需求和供給，最大程度地利用可再生能源和低峰時段的電力，提高能源利用效率。(2)通過有序充電策略，可以避免電網(wǎng)負荷過載和峰值需求，有助于維持電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。(3)提高用戶充電的便利性和可靠性，避免充電擁堵和等待時間過長的情況發(fā)生。

2、為了保證配電網(wǎng)的安全運行，減小電動汽車無序充電帶來的影響，國內外學者開展了電車充電優(yōu)化策略的研究。目前，電車的充電優(yōu)化策略主要分為集中式充電優(yōu)化方式和分層充電優(yōu)化方式兩種。其中，集中式充電優(yōu)化方式是指根據(jù)建立的充電優(yōu)化模型對當前時段接入的所有電車進行集中式優(yōu)化，這種優(yōu)化方式的計算量較大，通常需要大量的信息傳遞，不利于電車充電的實時優(yōu)化。而普遍的分層充電優(yōu)化策略雖然可以降低通信難度，但易陷入忽略充電成本以及信息傳遞復雜的問題。因此，深入研究電車分層充電優(yōu)化策略很有必要。在現(xiàn)有的電車充電優(yōu)化策略研究中，通常選用電網(wǎng)穩(wěn)定性、成本效益、能源利用效率以及環(huán)境影響等指標進行衡量，本發(fā)明兼顧電網(wǎng)穩(wěn)定性以及成本效益，以用戶充電費用最少以及配電網(wǎng)負荷方差最小為目標。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種以用戶充電費用最少以及配電網(wǎng)負荷方差最小為目標的電車有序充電方法，兼顧了用戶的充電費用與電網(wǎng)的整體穩(wěn)定。

2、為了實現(xiàn)上述技術目的，本申請?zhí)峁┝艘环N基于分層優(yōu)化的電車充電方法，包括以下步驟：

3、響應于用戶對充電計劃進行決策，服務器根據(jù)用戶錄入的充電信息，獲取充電時長，并計算充電費用，發(fā)送至用戶端供用戶決策；

4、響應于執(zhí)行用戶的充電決策，根據(jù)用戶的充電決策，服務器以配電網(wǎng)總負荷方差最小為目標函數(shù)，將最優(yōu)充電時段作為約束條件，對電車充電策略進行優(yōu)化，并下發(fā)至充電樁，其中，最優(yōu)充電時段用于表示用戶充電費用最少對應的充電時段范圍。

5、優(yōu)選地，在獲取充電信息的過程中，獲取接入和離開充電樁的時間、充電結束后期望達到的電池電量，作為充電信息。

6、優(yōu)選地，在獲取充電時長時，充電時長表示為：

7、

8、式中，電動車接入充電樁時的初始電量百分比用socc表示，用戶期望車輛充電后達到的電量百分比用soce表示，車輛蓄電池容量用et表示，充電功率用pc表示。

9、優(yōu)選地，在計算充電費用時，考慮峰時電價時段以及對應時段的電價、平時電價時段以及對應時段的電價、谷時電價時段以及對應時段的電價；若當?shù)仉妰r模式采用兩段式電價，則設置平時電價和谷時電價相同。

10、優(yōu)選地，在計算充電費用時，計算用戶充電費用最少的充電時段范圍及充電費用，并將充電時段范圍及充電費用傳遞給用戶，其中，充電費用表示為：

11、

12、式中，jb為車輛接入充電樁的時間所屬的時段；je為用戶設置的離開充電樁時間所屬的時段；δt為每個時段時長；cj為第j個時段的充電電價；pj為電動汽車在時段j的充電功率，其中，若車輛在時段j充電，則pj等于pc，若車輛在時段j不充電，則pj等于0。

13、優(yōu)選地，在計算充電費用時，電車在充電結束后的電池容量的約束條件為：

14、

15、優(yōu)選地，在獲取目標函數(shù)的過程中，目標函數(shù)表示為：

16、

17、式中，t為一天24小時劃分時段總段數(shù)；n為第j個時段內接入充電樁的電動汽車總量；pl,j為第j個時段的配電網(wǎng)常規(guī)負荷；pi,j為車輛i在時段j的充電功率,pavr為優(yōu)化時段內配電網(wǎng)總負荷的平均值，表達式為：

18、

19、假設根據(jù)步驟二的優(yōu)化方法求得的車輛充電時段范圍為[jcb,i,jce,i]，則電動汽車的充電時段滿足的約束條件為：

20、jcb,i≤ji≤jce,i

21、式中，ji為車輛i的充電時段；同時，電動汽車的電池容量也滿足電車在充電結束后的電池容量的約束條件。

22、優(yōu)選地，在對電車充電策略進行優(yōu)化的過程中，采用改進的粒子群算法求解最優(yōu)充電策略。

23、本發(fā)明還公開了一種基于分層優(yōu)化的電車充電系統(tǒng)，用于實現(xiàn)上述提到的一種基于分層優(yōu)化的電車充電方法，包括：

24、充電規(guī)劃模塊，用于響應用戶對充電計劃進行決策，服務器根據(jù)用戶錄入的充電信息，獲取充電時長，并計算充電費用，發(fā)送至用戶端供用戶決策；

25、充電策略優(yōu)化模塊，用于響應執(zhí)行用戶的充電決策，根據(jù)用戶的充電決策，服務器以配電網(wǎng)總負荷方差最小為目標函數(shù)，將最優(yōu)充電時段作為約束條件，對電車充電策略進行優(yōu)化，并下發(fā)至充電樁，其中，最優(yōu)充電時段用于表示用戶充電費用最少對應的充電時段范圍。

26、本發(fā)明公開了以下技術效果：

27、本發(fā)明建立了包含用戶充電費用最少、配電網(wǎng)總負荷方差最小的電動汽車分層優(yōu)化模型；上層以充電費用最少為目標，根據(jù)車輛在電價低谷時段充電時間越久充電費用越少的準則優(yōu)化車輛的充電時段范圍，從而得到滿足充電費用最少的最優(yōu)解，并將其作為下層優(yōu)化的約束條件，從而減輕了下層充電優(yōu)化的計算負擔；下層以配電網(wǎng)總負荷方差最小為目標通過改進的粒子群算法求解優(yōu)化模型，提高了粒子群算法的優(yōu)化效果。

技術特征：

1.一種基于分層優(yōu)化的電車充電方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述一種基于分層優(yōu)化的電車充電方法，其特征在于：

3.根據(jù)權利要求2所述一種基于分層優(yōu)化的電車充電方法，其特征在于：

4.根據(jù)權利要求3所述一種基于分層優(yōu)化的電車充電方法，其特征在于：

5.根據(jù)權利要求4所述一種基于分層優(yōu)化的電車充電方法，其特征在于：

6.根據(jù)權利要求5所述一種基于分層優(yōu)化的電車充電方法，其特征在于：

7.根據(jù)權利要求6所述一種基于分層優(yōu)化的電車充電方法，其特征在于：

8.根據(jù)權利要求7所述一種基于分層優(yōu)化的電車充電方法，其特征在于：

9.一種基于分層優(yōu)化的電車充電系統(tǒng)，用于實現(xiàn)如權利要求1-8任意一項所述的一種基于分層優(yōu)化的電車充電方法，其特征在于，包括：

技術總結
本發(fā)明公開了一種基于分層優(yōu)化的電車充電方法及系統(tǒng)，涉及新能源領域，包括：服務器根據(jù)用戶錄入的充電信息，獲取充電時長，并計算充電費用，發(fā)送至用戶端供用戶決策；根據(jù)用戶的充電決策，服務器以配電網(wǎng)總負荷方差最小為目標函數(shù)，將最優(yōu)充電時段作為約束條件，對電車充電策略進行優(yōu)化，并下發(fā)至充電樁，其中，最優(yōu)充電時段用于表示用戶充電費用最少對應的充電時段范圍。本發(fā)明兼顧了用戶的充電費用與電網(wǎng)的整體穩(wěn)定，系統(tǒng)的計算量和通信要求都較低，不增加系統(tǒng)成本。

技術研發(fā)人員：劉悅成,趙二崗,葛賢軍,吳肇赟
受保護的技術使用者：北京匯思慧能科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/8