1.一种基于边缘计算平台的V2G充电场站系统,其特征在于:充电调度管理控制和运营系统:由充电调度管理控制总平台和充电运营平台构成,充电调度管理控制总平台接收电网台区智能终端的电气状态数据、充电运营平台的用户需求信息、桩群调度控制系统的桩群运行的状态信息和控制策略信息和上级电网调度控制系统的电网调度要求信息,制定运行策略发送给下级桩群作为执行参考,充电运营平台接收充电订单信息和充电折扣/补贴行为信息计算充电折扣/补贴,进行充电费用结算通知用户执行结算,接收用户充电应用端的充电需求信息并发送至充电调度管理控制总平台,接收充电调度管理控制总平台的充电方案信息,发送至用户充电应用端以便用户知悉,所述充电方案信息包括如下步骤:
1)用户通过用户充电应用端中手动输入或预设当次充电的目标SOC值,记为SOC1;
2)估算三种充电方案的充电时间,分别是:①普通充电,即启动充电即刻起电动汽车充电至因动力电池充满而充电服务停止;②非峰充电,即基于普通充电,若其充电期间经历电网峰值电价则暂时停止充电,直至非峰值电价时段充至因动力电池充满而充电服务停止;
③经济充电,即充电期间电动汽车于峰值电价期间先向电网馈电至设定的允许放电深度,再充电至用户的目标SOC;
3)估算三种充电方案的充电折扣数额;
4)将三种充电方案的估算结果推送至用户充电应用端;
5)用户选定充电方案;
6)若用户参与V2G响应,则调用V2G充电场站的能量管理调度方法,生成充电计划,若用户不参与V2G响应,则依据用户选取的充电方案,生成充电计划;
7)按照调度控制量Pev‑opt(i,j)执行充电计划;
8)对应的各个充电设备响应充电计划指令;
9)上一步骤响应后一定间隔时间,若已接入充电设备的电动汽车充电完成,结束对应设备的充电功能并提交用户结算,若还在充电中则视为充电计划未执行完成,进入下一步骤;
10)判断场站中的充电计划参数是否发生改变,当发生改变时,返回执行步骤6)‑8);当没有发生改变时,继续执行当前充电计划,充电计划参数包括用户改变离场时间、因故紧急停止充电、电网调度命令。
2.根据权利要求1所述的基于边缘计算平台的V2G充电场站系统,其特征在于:还包括电网调度控制系统:接收充电调度管理控制总平台的区域充电运行信息,发送协同调度信息,所述协同调度信息为需求响应、台区负荷预测、调度响应策略等。
3.根据权利要求1所述的基于边缘计算平台的V2G充电场站系统,其特征在于:还包括桩群调度控制系统:上传桩群运行的状态信息和控制策略信息至上级充电调度管理控制总平台,接收下级充电桩群系统的电动汽车充放电运行信息,结合上级充电调度管理控制总平台下发的要求,制定运行策略发送给下级各个充电桩执行。
4.根据权利要求1所述的基于边缘计算平台的V2G充电场站系统,其特征在于:还包括充电桩群系统:采集电动汽车充放电运行信息,同时发送至桩群调度控制系统的边缘物联代理计算平台和充电调度管理控制和运营系统的充电运营平台,接受和执行上级系统下发的电动汽车接入的充电桩的充放电指令。
5.根据权利要求1所述的基于边缘计算平台的V2G充电场站系统,其特征在于:所述电网台区的范围为110kV、10kV和380V电压等级的单个配电网区域。
6.根据权利要求1所述的基于边缘计算平台的V2G充电场站系统,其特征在于:步骤2)的估算三种充电方案的充电时间包括
1)恒额定功率等效放电,即电动汽车当前SOC放电至允许放电深度的等效放电量,所需的最短时间tchp0:其中,
SOC0是电动汽车开始充电时的SOC数值;
D0是电动汽车的允许放电深度;
PV2G‑dch是V2G充电桩的额定放电功率;
需要说明地,电动汽车的额定充/放电功率应不小于充电桩的额定充/放电功率;
2)电动汽车充电至SOC1的全过程由两个阶段组成,其中存在一个与电动汽车电池电压相关的SOC的临界值SOCvb;
a)若SOC1≤SOCvb,则全程以恒功率充电:普通充电的过程时长tchp1为:
深度充电的过程时长tchp2为:
b)若SOC1>SOCvb,则当SOC≤SOCvb时以恒功率充电,当SOC>SOCvb时以恒电压充电:普通充电过程时长tchp3为:
深度充电过程时长tchp4为:
其中,
PV2G‑ch是V2G充电桩的额定充电功率;
PV2G‑ch(t)是V2G充电桩在恒电压充电状态的充电功率,随时间而变化的函数;
3)普通充电时长估算值:
若SOC1≤SOCvb,则tch1=tchp1若SOC1>SOCvb,则tch1=tchp3
4)非峰充电时长估算值:
若T0+tch1≤Tpop,则tch2=tch1若T0+tch1>Tpop,则tch2=tch1+tpop其中,
tpop是距离充电开始时刻T0最近的开始于时刻Tpop的电网峰值电价的持续时长;
5)经济充电时长估算值:
a)当tchp0>tpop,即等效峰值电价期间电动汽车不能够以恒额定功率放电至D0时,有经济充电时长估算值A若SOC1≤SOCvb,则tch3=tchp1+(1+SCdch‑ch)tpop若SOC1>SOCvb,则tch3=tchp3+(1+SCdch‑ch)tpopb)当tchp0≤tpop,即等效峰值电价期间电动汽车能够以恒额定功率放电至D0时,有经济充电时长估算值B若SOC1≤SOCvb,则tch3=tchp2+tpop若SOC1>SOCvb,则tch3=tchp4+tpop其中,
SCdch‑ch是V2G充电桩额定放电功率和额定充电功率的比值。
7.根据权利要求6所述的基于边缘计算平台的V2G充电场站系统,其特征在于:步骤3)的估算三种充电方案的充电折扣数额包括如下步骤:1)普通充电和非峰充电的充电折扣额为0
2)经济充电的充电折扣额为υ*tpop
3)计算方案的充电费用
a)普通充电费用:
b)非峰充电费用:
c)经济充电费用:
其中,
Pr(j)电动汽车在j时间窗口的大功率充电电价,充电电价为负;
Pev(i,j)为第i辆电动汽车j时间窗口产生的充电功率;
Tch1=tch1/Δt、Tch2=tch2/Δt、Tpop=tpop/Δt。
8.根据权利要求7所述的基于边缘计算平台的V2G充电场站系统,其特征在于:步骤4)的将三种充电方案的估算结果推送至用户充电应用端包括如下步骤:将普通充电[tch1,cstch1]、非峰充电[tch2,cstch2]和经济充电[tch3,cstch3]推送至用户充电应用端。
9.根据权利要求8所述的基于边缘计算平台的V2G充电场站系统,其特征在于:步骤5)的用户选定充电方案包括如下步骤:
1)若采用普通充电方案和非峰充电方案,则用户不参与V2G响应;
2)若采用经济充电方案,则:
a)当T0+tch3≤Ts时,暂时判断此用户可以参与V2G响应;
b)当T0+tch3>Ts时,暂时判断此用户不可参与V2G响应;
3)其中,用户可在充电期间的任意时刻,输入预定离场时间,若用户输入预定离场时间,则设定Ts为用户预定离场时间;若用户未输入预定离场时间,则设定Ts为方案的估算充电时间。
10.根据权利要求1所述的基于边缘计算平台的V2G充电场站系统,其特征在于:所述步骤6)的充电计划包括如下步骤:
1)建立V2G充电场站的电网侧需求响应模型,所述电网侧需求响应模型包含:a)场站参与电网侧需求响应的预计效果:
其中,
N为电动汽车总数量;
g1为能够参与V2G响应调度策略的电动汽车所占比例;
N1为其对应的具体数量;
g2为不参与V2G响应调度策略的电动汽车所占比例,g2=1‑g1;
N2为其对应的具体数量;
Pev(i,j)为第i辆电动汽车j时间窗口产生的充电功率;
Pchs(j)为j时间窗口的电网期望的V2G充电场站负荷;
b)场站参与电网侧需求响应的收益:
其中,
λ(PDR)表示V2G充电场站减小负荷峰谷差的效能函数,将场站对电网侧需求响应的效果以收益的方式体现;
Pr0(j)为在j时间窗口V2G充电场站通过减小负荷峰谷差所获奖励价格,奖励价格为负;
T为时间窗口数量,T=24/Δt;
2)V2G充电场站运营收益模型,所述运营收益模型包含:其中,
Pr1(j)为充电场站在j时间窗口通过电网购电或售电的电价,购电电价为负,售电电价为正;
Pr2(j)为电动汽车在j时间窗口的充电或放电电价,充电电价为负,放电电价为正;
Pev(i,j)为第i台充电桩在j时间窗口的运行功率,充电为正,放电为负;
Δt表示一个调度时间窗口;
3)V2G充电场站综合收益模型,所述综合收益模型包含:FS=a0f0+a1f1;
其中,
a0、a1分别为场站的需求响应收益和V2G场站收益的权重因子,a0+a1=1;
4)建立V2G用户收益模型,所述用户收益模型包含:a)用户电动汽车的充电支出为:
b)用户电动汽车动力电池因非出行的放电行为造成折旧的心理补贴fC1为:当Pev(i,j)>0时,fC1=0;
当Pev(i,j)<0时,
其中,
β为电池放电的折旧补贴价格系数,为负值;
c)综合得到V2G用户的充电/放电行为的支出为:FC=fC0+fC1;
5)V2G充电场站能量管理调度优化目标,所述调度优化目标包含:F∈max FS∩min FC;
当能同时满足V2G充电场站收益最大化和用户充电支出最小化的双重目标时,第i辆电动汽车j时间窗口的充电/放电的功率Pev‑opt(i,j)是调度控制量,可将能量管理调度优化目标转换为关于满足二元变量FS和FC的最小值的单目标:T
min F=(‑FS,FC) 。
11.根据权利要求1所述的基于边缘计算平台的V2G充电场站系统,其特征在于:所述桩群调度控制系统所属的充电桩类型为交流充电桩、直流充电桩、V2G充电桩、充电堆、充电弓、自动充电设备中的任意一种或多种。
12.根据权利要求1所述的基于边缘计算平台的V2G充电场站系统,其特征在于:所述充电场站的调度管理控制系统作为充电场站或区域充电场站的调度管理控制器,下辖多个边缘物联代理计算平台。
13.根据权利要求1所述的基于边缘计算平台的V2G充电场站系统,其特征在于:所述充电场站的调度管理控制系统由复数个充电桩群系统,经由各自的边缘物联代理计算平台组成多个子桩群调度控制系统,统一接入充电场站的调度管理控制系统接受控制。
14.根据权利要求1所述的基于边缘计算平台的V2G充电场站系统,其特征在于:所述用户充电应用端的形态包括手机APP、充电桩触控屏、语音识别软硬件、智能家居设备,通过物理通信手段直接或间接地连接至充电运营平台实现数据交互,所述物理通信手段包括以太网、3G\4G\5G无线通信、局域网。