1.襄阳市三新供电服务有限公司 湖北省襄阳市 441000；2.襄阳诚智电力设计有限公司 湖北省襄阳市 441000
摘要：电动汽车作为一种新兴的交通工具，以电能作为燃料，其二氧化氮、二氧化硫等污染气体的排放均为零，这对于节能减排方面的工作有着巨大的促进意义。汽车工业的竞争焦点已经向大力研究电动汽车新技术以及如何利用电动汽车促进国家及社会产业发展的方向转变。为了促进并鼓励电动汽车行业的大力发展，各国相继出台了相关政策：美国方面，为提高电动汽车的普及率，由政府拨款、能源部牵头部署，推出了大力建设充电桩等措施；日本方面，为推动电动汽车的发展，推行了减免车辆购置税、对电动汽车充电站进行财政补贴等政策；中国政府同样出台了经济扶持、政策优惠、法规标准等相关政策推动电动汽车的发展。
关键词：住宅小区；充电站；电动汽车有序充电
引言
电动汽车的发展为环境污染和能源短缺问题提供了新的解决渠道。相比于传统燃油汽车，电动汽车的零污染和零排放特点具有极大的优势。但是，由于电动汽车数量不断增加且充电时间较为集中，区域电网容易在电动汽车集中充电时间段发生过负荷的情况。若增加配电装置的容量，将会耗费大量人力物力，并且会降低设备的利用率。因此合理安排电动汽车进行有序充电以此来优化负荷曲线具有重要研究意义。
1电动汽车模型建立
当EV随机接入系统后，若EV充电站能将一定区域内的EV统一管理，当EV接入充电桩后获得该车的数据，即荷电状态SOC，期望离开时间tleave，结合所有站内EV的数据对每台EV充电功率进行分配，进行有序的充电调度。在满足用户的需求前提下，将一部分充电负荷转移至用电低峰期，即可实现EV的有序充电。假设EV于tin接入电网便以最大功率直接进行充电，充满所需时间tdismin，若车主设定的离开时间tleave>tin+tdismin则视该EV为可调EV，可对该EV的充电时间进行调整，从而实现有序充电。单台EV的模型表示为
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式中：SOCt为电池t时段的荷电状态；Cmax为电池容量；SOCmin、SOCmax分别为荷电状态的最小值、最大值；SOCleave、SOCdemand分别为EV离开电网时荷电状态及用户的需求值；Pt为t时段的充电功率；Pmin、Pmax分别为充电功率的最小值、最大值。
2住宅小区充电站电动汽车有序充电方法
2.1峰平时段与排队有序充电策略设计
充电站内车辆运行模式一般是白天使用晚上充电，充电集中在谷电价时段，但因特殊情况需要白天峰或平电价时段充电时，为了降低充电成本，同时不影响车辆运营，采取设定车辆中止充电的SOC上限值的充电策略，峰和平电价时段车辆SOC分别达到80%和90%时结束充电，谷时段不设定SOC上限值。另一方面，在车多桩少，车辆排队等候的情况，为了提高充电桩使用效率，增加充电站运营效益，也设定了车辆SOC充电上限，文章对充电排队的定义是因急需用车而排队充电，对于晚上谷时段没有使用需求排队依次充电不属于文章定义的排队充电的范畴。假设站内充电桩数为N，排队等候充电车辆数为M，则有排队车辆比例（rate）关系式：
Mrate=N/M（2）
充电时段、rate与充电中止SOC的关系，具体设定方式为：
（1）充电时段为峰时段和rate大于1.5二者满足之一时，车辆充电到达的SOC上限为80%；
（2）充电时段为平时段和rate为0.75-1.5二者满足之一时，车辆充电到达的SOC上限为90%；
（3）谷时段，当rate在0.4-0.75区间时车辆充电到达的SOC上限为95%；
（4）谷时段，当0.4≥rate>0时车辆充电到达的SOC上限为99%；
2.2充电桩限功率有序充电策略设计
专用充电站的车辆充电优先级没有严格要求，充电过程中充电站输出功率受到电网负荷限制时，在保证车辆享有同等充电权限前提下设计有序充电策略调整充电桩输出功率，充电桩功率调整分为下调和上调两种，当充电站输出总功率大于功率限定值时需进行下调，反之上调，假设站内功率限定值和总输出功率分别为P限、P充，其下调策略设计如下：
（1）假设充电中车辆SOC大于90%且充电电流大于10A的充电桩数为a，充电电压和电流为U充和I充，其中最大的充电电流为Imax，则有关系式：
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（3）
上述式中P1为a个充电桩的充电功率；P2为a个充电桩电流都下调为10A后的充电功率功率；P3为将电流为Imax的充电桩电流下降1A后下调的功率值。若P充-P限<=P1-P2，说明无须将soc大于90%的充电桩电流都下调至10A，此时将电流最大的b个充电桩电流下降1A，若P充-P限<=P3，则充电服务平台对电流为Imax的充电桩下发功率下调指令，电流各下调1A即完成了功率调节需求；
（2）若P充-P限>P3，则继续计算电流下调值，上式中P4为将电流为Imax的充电桩电流下降1A后再对电流为Imax-1的充电桩电流下降1A后下调的功率值，P充-P限<=P3+P4，则表示已计算出充电桩下调的电流值，然后通过充电服务平台对充电桩下发功率下调指令，P充-P限>P3+P4，则按此方法依次类推计算出充电桩的下调电流值；
（3）若P充-P限>P1-P2，则表示将SOC大于90%的充电桩充电电流都限制为10A后，充电站输出功率仍大于限定功率，继续对充电中车辆SOC在80%-89%的充电桩进行功率下调，充电电流限制下限为20A，充电服务平台对充电桩的下调电流值计算方法与步骤1和2相同；
（4）若执行以上功率限制调节后，充电站输出功率仍大于充电站限定功率，则依次类推，继续对充电桩进行限功率调节，直到所有充电站充电输出功率等于限制功率为止，将SOC分为10个区间，每个区间设定一个电流限制下限值。充电桩功率上调时，充电服务平台计算电流下调值与下调计算策略相反，假设站内功率限定值和总输出功率分别为P限、P充，其上调策略设计如下：
（1）充电服务平台计算出充电中车辆SOC处于0%-9%的充电桩充电总需求功率值P需和当前总使用功率P用，对比P需-P用与P限-P充的大小；
（2）若P需-P用<P限-P充，则表示不能讲所有SOC处于0-9%的充电桩功率上调至充电需求功率，假设充电桩中最小的充电电流为Imin，计算策略是先将电流为Imin的充电桩电流上调1A，若此时还不满足功率上调条件，再将上述调整后的电流为的Imin+1的充电桩电流上升1A，则按此方法依次类推计算出充电桩的下调电流值；
（3）若P需-P用>P限-P充，则表示将处于0-9%的充电桩充电电流上调至需求值，充电站输出功率仍小于于限定功率，继续对充电中车辆SOC在10%-19%的充电桩进行功率上调调，充电服务平台对充电桩的上调电流值计算方法与步骤（1）和步骤（2）相同。
结语
随着动力电池技术的提高以及政府部门政策的推动，电动汽车将会得到快速普及和推广，这将会对电网的运营与维护产生深远的影响。对电动汽车充电负荷进行优化调度，既有利于电网的安全稳定运行，又可以使用户和电网产生经济效益。
参考文献：
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