充电站内电动汽车有序充电策略

周眉君

摘 要：随着当前碳排放量的增加，温室气对环境造成了极大的破坏，导致了全球性的气候变暖，现如今人们对于环境保护越来越重视，电动汽车作为节能减排的有效手段得到了广泛的认可和推广，但是电动汽车的充电问题是一个需要重点研究的问题，如何让电动汽车能够有序的进行从点，是提升充电站工作效率的根本。因此，本文主要就充电站内电动汽车有序充电的策略进行研究。

关键词：充电站；电动汽车；有序充电

前言：当前随着环保事业的推广，电动汽车在我国已经取得了一定范围的应用，电力是确保电动汽车能够运行的基础，因此只有确保充电站内的电动汽车能够进行有序的充电，才能进一步促进充电站的效益以及电动汽车的发展。本文将通过随数学模型的建立来分析充电站内电动汽车有序充电策略。

1充电站有序充电概述及主要内容

一般的电动汽车充电站主要是通过配电变压器来对电动汽车进行充电的。电动汽车充电站是通过为电动汽车提供充电服务而获取经济效益的组织，电动汽车在充电站内进行充电要按照充电量以及充电站内的充电电价缴纳相应的充电服务费用，同时充电站要按照购电电价向电网公司缴纳电费，利用之间的差价来获取经济效益。

电动汽车充电站的具体工作原理主要是，通过对充电站内的充电机进行实时的监控，当有电动车客户接入其中任意一台充电机时，充电站的控制系统就能够对客户电动汽车上的电池信息进行读取，从而获取电池当前的电量以及用户期望达到的电量。并通过在充电机上的具体操作完成充电以及付款过程[1]。

2有序充电控制策略以及异常情况的处理

2.1有序充电的控制策略

首先我们把充电站内的所有充电机的额定充电功率都设为，将配电变压器的额定容量设为，为充电负荷功率的平均因数。电动汽车通常是采用锂电池提供电能，传统的电动车由于缺乏对电池的有效管理和养护，到时在经过一段时间的使用后，电池的电量和续航能力都出现了不同程度的下降，随着电动车在我国大范围的应用，为了有效的提升电池的使用效率，延长电池的使用寿命，目前的大部分电动汽车电池都安装了电池管理系统，因此在对锂电池进行充电的时候，一般要经过三个阶段，首先是预充电阶段，当锂电池处于电量较低的状态时，如果此时充电电流过大，会对电池造成一定的冲击，会缩短电池的使用寿命，因此需要一段时间的预充电，使电池内的电荷量逐渐稳定，因此就需要在这一过程中，要将充电功率维持在一个稳定的状态。当电池的荷电状态接近1时，将开始恒压充电，这一阶段仅占整个充电过程的一小部分，而且要持续减小充电功率。接下来我们将就这一阶段的充电情况进行研究，通过对当前已经投入使用的部分充电站日常运行过程所产生的数据进行分析和计算，获得确保充电站内电动汽车有序充电的策略[2]。

首先，我们通过对充电站内的变压器以往的常规负荷数据进行分析和研究，可以推断出当日96点常规负荷曲线，频率为每15分钟。用来表示一天中第个时间段内电动汽车在充电机上进行恒压快速充电时所产生的功率在变压器总容量中所占的比例，Aj的取值范围在[0，1]。一些电动汽车充电站配有专供配电变压器，此时Aj=1。

电动汽车充电站当日的收益可以通过向充电用户收取的充电电价减去充电站从电网所购的电价所得，其中分别用pi和cj来表示收取的电价，和购买的的电价，j=1，2，…，96[3]。

对当前充电站内充电车辆的停留时间进行分析，计算出确定从充电站内车辆从当前时刻起可能停留的最长时间也就是停留时间的最大值tmax，将这一点可协调的充电时间段设为，平均每隔15分钟，就需要系统对充电的状态进行一次改变，则有 ，其中[x]是小于x的最大整数。根据J，可以列出充电站充电状态的矩阵，用S来表示，其中snj就是充电站内的第j台充电机，在第个可协调时间段内的工作情况，即当snj等于一个常数时表示有车在进行充电；当snj=0时表示没有车充电。

平均每15分钟，控制系统对充电站内的电动汽车充电情况进行一个统计，充分的掌握电动汽车充电站内充电机的运行、车辆的多少、所需充电的电力、已充电的时间以及剩余充电时间，结合充电站内的电网运行状况进行有效的协调和管理，从而实现充电站内电动汽车有序充电，有效的提升充电的效率，促进充电站经济效益的增长[4]。

2.2充电站内有序充电控制异常情况的处理以及电价的分析

当前在我國，电动汽车还属于一个新兴的交通工具，因此电动汽车充电站在运行的过程中缺乏一个相对专业的经验支持，许多问题仍然还处在摸索的阶段，因此在实际的运行过程中还存在着一定的问题，例如在日常的工作过程中，可能会遇到一部分客户由于某些原因对于充电时间有着更高的需求，他们希望能够在极短的时间内完成充电工作。有些时候用户的要求超出了充电设备以及充电站内变压器的国祚能力，导致充电站不能实现客户的要求，也就是说在客户要求的时间内，充电站并不能确保电动汽车实现用户所要求达到的最终电量。也就是说在对问题进行优化计算的时候，出现了无解的情况。

针对这一问题，需要系统能够在客户输入充电时间以及最终所需求的电量以后，对用户的需求进行求解优化控制的计算，如果出现无解的情况，也就是说不能满足用户需求的时候，系统要对用户进行相应的提示，同时将该用户的最终需求电量减少百分之二，再次进行优化求解，如果仍然无解，就继续对用户的需求电量进行递减并计算，如果始终无解，就说明充电站并不能满足这位用户的任何需求，如果有解，需要系统告知顾客最终的调整结果，询问客户是否依照调整之后的需求电量进行充电[5]。

电价是衡量充电站经济收益的重要标准，因此，对电价的分析是十分重要的，影响充电站收费标准的因素包括充电站的规模、充电效率、该地区的电网电价、该地区电动汽车的使用程度以及该地区的基本物价情况等，这其中充电效率的高低直接受到充电站是否进行有序充电的影响，实行有序充电，能够在同样的时间内未更多的电动汽车进行充电，从而提高充电站的工作效率，极大的提升了充电站的经济效益。

3.3结果分析

通过利用数学模型对有序充电模式下充电站的运行情况进行分析，可以明显的看出在充电站内电动汽车有序充电的情况下，充电站所获得的经济收益比没有进行有序充电的充电站高出许多，这充分的说明了有序充电方法在充电站运行过程中所起到的重要作用。

此外，在有序充电模式下，在促进充电站经济效益的同时，还能保证电动汽车的基本电量需求，使电动汽车的日平均充电次数有所降低，为用户提供了极大的方便

最后，在有序充电模式下，系统对用户充电需求的优化优化计算时间短、效率高，同时具有极高的准确性，使用户能够获得更加高效的服务。这种方式尤其适合一些规模较大的充电站进行应用。

总结：随着人们环保意识的逐渐提高，电动汽车着中节能减排型的交通工具正逐渐的在我国进行普及，因此针对电动汽车充电站运行模式的研究工作是十分必要的。在电动汽车充电站内实行有序充电模式，能够有效的提升充电站的工作效率，实现充电站利益最大化的同时也为用户提供了更优质的服务，极大的促进了相关行业的进步和发展。

参考文献

[1]张良，严正，冯冬涵，许少伦，李乃湖，景雷.采用两阶段优化模型的电动汽车充电站内有序充电策略[J].电网技术，2014，04：967-973.

[2]徐智威，胡泽春，宋永华，张洪财，陈晓爽.基于动态分时电价的电动汽车充电站有序充电策略[J].中国电机工程学报，2014，22：3638-3646.

[3]徐智威，胡泽春，宋永华，罗卓伟，占恺峤，石恒.充电站内电动汽车有序充电策略[J].电力系统自动化，2012，11：38-43.

[4]田文奇，和敬涵，姜久春，牛利勇，王小君.电动汽车换电站有序充电调度策略研究[J].电力系统保护与控制，2012，21：114-119.

[5]朱龙琴.规模化电动汽车有序充电控制策略的研究[D].北京交通大学，2015.