一种充电场站车辆接入控制中的状态聚类编码方法技术

本发明专利技术公开了一种充电场站车辆接入控制中的状态聚类编码方法，包括：1将电动车到达充电场站提出服务请求作为事件，描述为到达的车辆种类及从其当前荷电状态到充满的充电需求时间；2把正在充电的一个电动车从其当前SOC到充满的充电需求时间作为所接入的充电桩的状态，将所有充电桩的状态联立为联合服务时间需求状态；3将联合服务时间需求状态离散化，并将其每个元素从小至大进行排列和编码，构成充电桩的聚类状态；4事件发生时，根据电网调峰电价和充电桩的聚类状态，决定是否把到达的电动车接入充电场站并提供充电服务。本发明专利技术能够有效减少充电场站车辆接入控制的状态空间规模，减少接入控制优化的时空资源需求，提高优化效率。

A state clustering coding method for vehicle access control in charging station

【技术实现步骤摘要】
一种充电场站车辆接入控制中的状态聚类编码方法
本专利技术属于智能控制与优化
，具体地说是充电场站车辆接入控制中的一种状态聚类编码方法。
技术介绍
当前，汽车生产已从传统能源为动力的汽车向新能源汽车方向进行转移，其中电动汽车是新能源汽车发展的重点方向，具有巨大的消费潜力和市场。充电桩是为电动汽车提供充电服务的重要基础设施，随着电动汽车市场保有量的大幅提高，建设充电场站对多个充电桩的充电服务进行集中运营和管理势在必行。随着风光电等新能源渗透率的提高，且由于其随机性和间歇性的特点，如何对电力用户的用电进行有效管理和引导，从而提高电力服务的智能性和自适应性，将是一种趋势。其中电动汽车是一类重要的柔性负荷，对其充放电进行合理调度控制将能发挥该类电力用户参与电力市场调度的潜力。例如，各级调度中心可根据源荷预测数据制定电力调峰计划并通过实时电价下发，从而引导电动车充电场站合理用电，促进用户侧自主削峰填谷或移峰填谷。因此，在实时电网调峰电价机制下，一个充电场站电动车的智能接入服务系统，如何根据电网实时调峰电价和站内所有充电桩的在线服务状态，对一个随机到来的电动汽车的充电服务请求进行动态自适应响应，即控制其是否接入服务，从而提高充电场站的运行经济性，并自适应电网调峰需求，将是一个有待研究解决的重要问题。但在针对该类车辆接入控制问题进行优化时，若直接根据充电场站的自然物理状态进行建模，状态空间规模较大，存在维数灾问题，将占用较多时空资源，并影响优化效率和控制效果。
技术实现思路
本专利技术是为解决上述现有技术存在的不足之处，根据问题特征，提出一种充电场站车辆接入控制中的状态聚类编码方法，能够有效减少状态空间的规模，降低接入控制优化的时空计算资源需求，并提高优化效率和控制效果。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：本专利技术一种充电场站车辆接入控制中的状态编码方法的特点是应用于配有J个充电桩，并为M种随机到达的电动车提供有偿充电服务的充电场站服务系统中，令每个充电桩均能满足M种电动车的充电功率需求，且一个充电桩一次只为一个电动汽车提供充电服务；将所述J个充电桩分别记为CS1,CS2,…,CSj,…,CSJ，M种电动车的充电功率需求记为P1,P2,…,Pm,…,PM，其中，CSj表示第j个充电桩，Pm表示第m种电动车的充电功率需求；记第m种电动车的电池容量为Em，m＝1,2,…,M；记一天总时长为T，且令电网的调峰电价是时间t的函数，记为PR(t)，且PR(t)∈ΦPR，0≤t≤T；假设电网调峰电价按调度指令周期下发，K为一天最大周期数，且令τk为第k个调峰电价PRk下发的时刻，则记调峰电价序列为{(τk,PRk)|k＝0,1,2,…,K-1,τ0＝0}，其中，ΦPR是有限的电价状态空间；令τK＝T；PR(t)＝PRk，τk≤t＜τk+1；记充电场站服务系统的充电服务价格是时间t的函数PRev(t)；假设t时刻有第mt种电动车随机到达电动场站申请充电服务，令所述第mt种电动车的电池当前荷电状态为SOCmt(t)，则将所述第mt种电动车的到达事件记为将所述J个充电桩在t时刻的联合状态记为Ct＝(CS1(t),CS2(t),…,CSj(t),…,CSJ(t))，其中表示第j个充电桩的实际服务状态；mj(t)表示在t时刻第j个充电桩CSj正在服务的电动车种类，mj(t)＝0表示t时刻第j个充电桩CSj无车辆接入，mj(t)∈{1,2，…,M}表示t时刻第j个充电桩CSj正在给{1,2，…,M}中的一种电动车充电；表示t时刻第j个充电桩CSj正在服务的第mj(t)种电动车的电池当前荷电状态；当mj(t)＝0时记将t时刻充电场站服务系统状态记为st＝{Ct,PR(t)}，第mt种电动车的到达事件发生时刻t作为决策时刻，并将所述决策时刻的事件扩展状态记为在所述决策时刻将充电场站服务系统是否接入电动车并提供充电服务记为行动a，记第n个决策时刻Tn的行动为an，且an∈D＝{0,1}，其中“0”表示拒绝服务，“1”表示接入服务，D表示行动集合；所述充电场站车辆接入控制中的状态聚类编码方法如下：步骤1、用一个时间常数σ将时间变量t的变化区间[0T]离散化为Z个区间，第z个区间记为[tztz+1)，即tz+1＝tz+σ，z＝0,1,2,…,Z-1，且令t0＝τ0＝0，记tZ＝τK＝T；则记时间变量t的离散化状态为z；步骤2、假设第m种车辆从SOCm＝0开始充电，直到充满为止的充电需求时间为Γm＝Em/(ρm·Pm)，其中，ρm表示充电效率，令用所述时间常数σ将时间常数Γ离散化为U个区间，第u个区间记为[tutu+1)，u＝0,1,2,…,U-2，第U-1个区间为[tU-1tU)，且t0＝0，tU＝Γ；步骤3、若t时刻在第j个充电桩CSj接受充电服务的电动车mj(t)的电池荷电状态为则其到充满为止的充电需求时间记为将第j个充电桩的服务时间需求状态记为则t时刻J个充电桩的联合服务时间需求状态记为步骤4、将第j个充电桩的服务时间需求状态离散化，若则记对应的离散化服务时间需求状态的状态编码为uj，即t时刻J个充电桩的离散化联合服务时间需求状态记为令充电桩所有可能的离散化联合服务时间需求状态的集合记为Υ，则其状态总数为UJ；当mj(t)＝0时，uj＝0；步骤5、将t时刻第mt种电动车的到达事件发生时的充电场站服务系统状态记为且SOCmt(t)对应的充电需求时间记为则将t时刻的事件扩展状态记为记充电需求时间对应的离散化服务时间需求状态记为步骤6、假设第n个决策时刻zn＝0,1,2,…,Z-1，则将第n个决策时刻Tn的事件扩展状态进行离散化，得到对应的离散化事件扩展状态其中，n表示对应第n个决策时刻Tn的数值或离散化值；其状态总数为Z×UJ×M×U；若则调峰电价唯一对应第k个调峰电价PRk；步骤7、将中的元素u1,u2,…,uj,…,uJ按自小到大进行排序，记升序操作为“Θ”，则令即表示充电场站的聚类状态，记聚类状态集合记为且共有状态数个；则第n个决策时刻的离散化事件扩展聚类状态记为其中，表示在第n个决策时刻时的数值；记离散化事件扩展聚类状态空间为其状态总数为步骤8、将充电场站车辆接入控制策略v定义为所述离散化事件扩展聚类状态空间到所述行动集合D的一个映射，从而得到接入控制策略表；当第n个车辆到达事件发生时，观测并计算得到系统的离散化事件扩展聚类状态并从接入控制策略表中选择对应的接入控制行动an，若an＝0，则拒绝车辆接入，若an＝1，将到达的车辆立即接入到任一个空闲的充电桩进行充电。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术首先以每个正在进行充电的车辆从其当前SOC开始直到充满为止的充电需求时间作为提供其充电服务的充电桩的状态，即服务时间需求状态或剩余充电时间状态，比传统的以电动车的电池当前荷电状态作为充电桩的状态更能直接反映充电桩的服务状态变化情况；2、将所有充电桩的联合服务时间需求状态进行离散化，联本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种充电场站车辆接入控制中的状态编码方法，其特征是应用于配有J个充电桩，并为M种随机到达的电动车提供有偿充电服务的充电场站服务系统中，令每个充电桩均能满足M种电动车的充电功率需求，且一个充电桩一次只为一个电动汽车提供充电服务；/n将所述J个充电桩分别记为CS

【技术特征摘要】
1.一种充电场站车辆接入控制中的状态编码方法，其特征是应用于配有J个充电桩，并为M种随机到达的电动车提供有偿充电服务的充电场站服务系统中，令每个充电桩均能满足M种电动车的充电功率需求，且一个充电桩一次只为一个电动汽车提供充电服务；
将所述J个充电桩分别记为CS1,CS2,…,CSj,…,CSJ，M种电动车的充电功率需求记为P1,P2,…,Pm,…,PM，其中，CSj表示第j个充电桩，Pm表示第m种电动车的充电功率需求；
记第m种电动车的电池容量为Em，m＝1,2,…,M；
记一天总时长为T，且令电网的调峰电价是时间t的函数，记为PR(t)，且PR(t)∈ΦPR，0≤t≤T；假设电网调峰电价按调度指令周期下发，K为一天最大周期数，且令τk为第k个调峰电价PRk下发的时刻，则记调峰电价序列为{(τk,PRk)|k＝0,1,2,…,K-1,τ0＝0}，其中，ΦPR是有限的电价状态空间；令τK＝T；PR(t)＝PRk，τk≤t＜τk+1；
记充电场站服务系统的充电服务价格是时间t的函数PRev(t)；
假设t时刻有第mt种电动车随机到达电动场站申请充电服务，令所述第mt种电动车的电池当前荷电状态为则将所述第mt种电动车的到达事件记为
将所述J个充电桩在t时刻的联合状态记为Ct＝(CS1(t),CS2(t),…,CSj(t),…,CSJ(t))，其中表示第j个充电桩的实际服务状态；mj(t)表示在t时刻第j个充电桩CSj正在服务的电动车种类，mj(t)＝0表示t时刻第j个充电桩CSj无车辆接入，mj(t)∈{1,2，…,M}表示t时刻第j个充电桩CSj正在给{1,2，…,M}中的一种电动车充电；表示t时刻第j个充电桩CSj正在服务的第mj(t)种电动车的电池当前荷电状态；当mj(t)＝0时记
将t时刻充电场站服务系统状态记为st＝{Ct,PR(t)}，第mt种电动车的到达事件发生时刻t作为决策时刻，并将所述决策时刻的事件扩展状态记为
在所述决策时刻将充电场站服务系统是否接入电动车并提供充电服务记为行动a，记第n个决策时刻Tn的行动为an，且an∈D＝{0,1}，其中“0”表示拒绝服务，“1”表示接入服务，D表示行动集合；
所述充电场站车辆接入控制中的状态聚类编码方法如下：
步骤1、用一个时间常数σ将时间变量...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐子昱，方道宏，赵传信，唐昊，方明星，
申请(专利权)人：安徽师范大学，合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34