CN102427239A - 在电网中应用电动汽车作为移动储能单元的充放电系统 - Google Patents

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张华�
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Abstract

一种在电网中应用电动汽车作为移动储能单元的充放电系统，该充放电系统包含上级调度模块、电动汽车充放电监控模块和若干充放电站，上级调度模块与电动汽车充放电监控模块之间通过网络进行双向通信，电动汽车充放电监控模块与充放电站之间通过网络进行双向通信。上级调度模块和区域调度模块在获取电动汽车充放电监控模块发送的电动汽车电池监控数据后，根据电网的负荷预测情况、机组情况来制定充放电计划发送到各充放电站。本发明可使电动汽车不仅作为电力消费体，还可作为移动储能设备，在电动汽车闲置时作为绿色可再生能源为电网提供电力，实现在受控状态下电动汽车的能量与电网之间的双向互动和交换。

Description

在电网中应用电动汽车作为移动储能单元的充放电系统
技术领域
本发明涉及一种在电网中应用电动汽车作为移动储能单元的充放电系统。
背景技术
按照国家新能源汽车产业发展规划，2010年到2015年是电动汽车产业化和大规模推广应用关键的五年。相关研究表明，2016年是电动汽车产业化发展的拐点，电动汽车发展进入高速成长期。预计到2020年，上海市电动汽车市场规模预计可达约35万辆(按市场渗透率15 %计算)。大量的车辆充电将带来新一轮的用电负荷快速增长，以每辆车配置12 kW·h计算，这些电动汽车日充电所用电量约为336万kW·h (按0. 8同时率计算)，这对用电负荷峰谷差日益加大的电力系统而言，增加了发电、输电、配电的压力。
如何推动电动汽车的发展，同时又能满足日益增长的电动汽车的用电需求，如何利用电动汽车作为移动式分布储能单元来缩小日益增长的电力峰谷负荷差，以提高输配电设备负荷利用率和减缓新发电厂建设，这些都成为了日益严峻的突出问题。
发明内容
本发明提供的一种在电网中应用电动汽车作为移动储能单元的充放电系统，可使电动汽车不仅作为电力消费体，还可作为移动储能设备，在电动汽车闲置时作为绿色可再生能源为电网提供电力，实现在受控状态下电动汽车的能量与电网之间的双向互动和交换。
为了达到上述目的，本发明提供一种在电网中应用电动汽车作为移动储能单元的充放电系统，该系统包含：上级调度模块、电动汽车充放电监控模块和若干充放电站，上级调度模块与电动汽车充放电监控模块之间通过网络进行双向通信，电动汽车充放电监控模块与充放电站之间通过网络进行双向通信。
所述的充放电系统还包含区域调度模块，该区域调度模块分别与上级调度模块和电动汽车充放电监控模块通过网络进行双向通信。
所述的电动汽车充放电监控模块实时检测充放电站与配电网端口处的电压、功率，并通过以太网与充放电站相连，获取各充放电站的预测信息，同时实时获取充放电的电池状态，包括：电池的总容量、可用容量、可用的交流侧充放电功率等，并将上述信息发送给上级调度模块和区域调度模块，上级调度模块和区域调度模块在获取电动汽车充放电监控模块发送的数据后，根据电网的负荷预测情况、机组情况来制定充放电计划（包括充放电的时间、充放电的功率），并将充放电计划通过电动汽车充放电监控模块发送到各充放电站，同时，根据负荷的实际情况和各充放电站的实时信息，发送充放电站实时充放电修正指令。
所述的充放电站包含控制模块、营销管理模块、变压器，所述的控制模块与电动汽车充放电监控模块进行双向通信，所述的变压器电路连接电网。
所述的充放电站还包含电路连接所述变压器的若干智能电表与智能开关，还包含对应电路连接每个智能电表与智能开关的双向智能控制装置。
所述的控制模块通过总线或者网络与双向智能控制装置进行双向通信，所述的营销管理模块通过串口与智能电表与智能开关进行双向通信，所述的双向智能控制装置电路连接电动汽车，并与电动汽车通过总线或者网络进行双向通信。
所述的控制模块对所有的电动汽车的电池进行质量和状态的监控和管理，采集电池总容量、可用容量、用户设定的参数、各电池的充放电特性，并将上述信息发送给电动汽车充放电监控模块，并接收电动汽车充放电监控模块发送的指令，并将指令依据充放电站内车辆的电池情况及用户设定情况，合理的将指令发送到各个双向智能控制装置，通过通信实现对双向智能控制装置的控制，包括启停和输入输出的电压、电流控制。该控制模块还监控充放电过程，当发生故障时，报警并进行处理。该控制模块还监控电池电量，并且对价格进行结算，并可累计放电电量和收入。
当系统处于充电模式下，所述的双向智能控制装置对经过变压器的电网三相交流电进行整流滤波后，形成可根据电池实时信息动态调整的直流电压，输出到电动汽车的电池，当系统处于放电模式下，所述的双向智能控制装置将电动汽车的电池侧的直流电压逆变成三相交流电，通过变压器输出到电网。
所述的智能电表与智能开关对充放电的电量进行双向计量，将计量值储存后，传送给营销管理模块，以供营销管理模块进行统计分析，该智能电表与智能开关还可实现自动负荷控制、实时计价。
本发明既解决了电动汽车大规模发展带来的电网负荷压力，又可将电动汽车作为移动储能设备接入电网，用于削峰填谷、旋转备用、新能源接入，提高电网供电灵活性、可靠性和能源利用效率，延缓电网建设投资。
附图说明
图1是本发明提供的一种在电网中应用电动汽车作为移动储能单元的充放电系统的结构示意图。
图2是本发明提供的一种在电网中应用电动汽车作为移动储能单元的充放电系统的充放电站的结构示意图。
具体实施方式
以下根据图1～图2，具体说明本发明的较佳实施例：
如图1所示，是一种在电网中应用电动汽车作为移动储能单元的充放电系统的结构示意图，该充放电系统包含上级调度模块101、电动汽车充放电监控模块103和若干充放电站104，上级调度模块101与电动汽车充放电监控模块103之间通过以太网进行双向通信，电动汽车充放电监控模块103与充放电站104之间通过以太网进行双向通信。
所述的充放电系统还包含区域调度模块102，该区域调度模块102分别与上级调度模块101和电动汽车充放电监控模块103通过以太网进行双向通信。
所述的电动汽车充放电监控模块103实时检测充放电站与配电网端口处的电压、功率，并通过以太网与充放电站104相连，获取各充放电站104的预测信息，同时实时获取充放电的电池状态，包括：电池的总容量、可用容量、可用的交流侧充放电功率等，并将上述信息发送给上级调度模块101和区域调度模块102，上级调度模块101和区域调度模块102在获取电动汽车充放电监控模块103发送的数据后，根据电网的负荷预测情况、机组情况来制定充放电计划（包括充放电的时间、充放电的功率），并将充放电计划通过电动汽车充放电监控模块103发送到各充放电站104，同时，根据负荷的实际情况和各充放电站的实时信息，发送充放电站实时充放电修正指令。
如图2所示，所述的充放电站104包含控制模块1041、营销管理模块1042、变压器1043，所述的控制模块1041与电动汽车充放电监控模块103进行双向通信，所述的变压器1043电路连接电网。
所述的充放电站104还包含电路连接所述变压器1043的若干智能电表与智能开关1044，还包含对应电路连接每个智能电表与智能开关1044的双向智能控制装置1045。
所述的控制模块1041通过总线或者网络与双向智能控制装置1045进行双向通信，所述的营销管理模块1042通过串口与智能电表与智能开关1044进行双向通信，所述的双向智能控制装置1045电路连接电动汽车，并与电动汽车通过总线或者网络进行双向通信。
所述的总线为CAN总线，所述的网络为以太网，所述的串口为RS-485通信串口。
所述的控制模块1041对所有的电动汽车的电池进行质量和状态的监控和管理，采集电池总容量、可用容量、用户设定的参数、各电池的充放电特性，并将上述信息发送给电动汽车充放电监控模块103，并接收电动汽车充放电监控模块103发送的指令，并将指令依据充放电站内车辆的电池情况及用户设定情况，合理的将指令发送到各个双向智能控制装置1045，通过通信实现对双向智能控制装置1045的控制，包括启停和输入输出的电压、电流控制。该控制模块1041还监控充放电过程，当发生故障时，报警并进行处理。该控制模块1041还监控电池电量，并且对价格进行结算，并可累计放电电量和收入。
当系统处于充电模式下，所述的双向智能控制装置1045对经过变压器1043的电网三相交流电进行整流滤波后，形成可根据电池实时信息动态调整的直流电压，输出到电动汽车的电池，当系统处于放电模式下，所述的双向智能控制装置1045将电动汽车的电池侧的直流电压逆变成三相交流电，通过变压器1043输出到电网。
所述的智能电表与智能开关1044对充放电的电量进行双向计量，将计量值储存后，传送给营销管理模块1042，以供营销管理模块1042进行统计分析，该智能电表与智能开关1044还可实现自动负荷控制、实时计价。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种在电网中应用电动汽车作为移动储能单元的充放电系统，其特征在于，该充放电系统包含上级调度模块（101）、电动汽车充放电监控模块（103）和若干充放电站（104），上级调度模块（101）与电动汽车充放电监控模块（103）之间通过网络进行双向通信，电动汽车充放电监控模块（103）与充放电站（104）之间通过网络进行双向通信。
2.如权利要求1所述的在电网中应用电动汽车作为移动储能单元的充放电系统，其特征在于，所述的充放电系统还包含区域调度模块（102），该区域调度模块（102）分别与上级调度模块（101）和电动汽车充放电监控模块（103）通过网络进行双向通信。
3.如权利要求1所述的在电网中应用电动汽车作为移动储能单元的充放电系统，其特征在于，所述的充放电站（104）包含控制模块（1041）、营销管理模块（1042）、变压器（1043），所述的控制模块（1041）与电动汽车充放电监控模块（103）进行双向通信，所述的变压器（1043）电路连接电网；
所述的充放电站（104）还包含电路连接所述变压器（1043）的若干智能电表与智能开关（1044），还包含对应电路连接每个智能电表与智能开关（1044）的双向智能控制装置（1045）。
4.如权利要求3所述的在电网中应用电动汽车作为移动储能单元的充放电系统，其特征在于，所述的控制模块（1041）通过总线或者网络与双向智能控制装置（1045）进行双向通信，所述的营销管理模块（1042）通过串口与智能电表与智能开关（1044）进行双向通信，所述的双向智能控制装置（1045）电路连接电动汽车，并与电动汽车通过总线或者网络进行双向通信。
5.如权利要求4所述的在电网中应用电动汽车作为移动储能单元的充放电系统，其特征在于，所述的总线为CAN总线。
6.如权利要求4所述的在电网中应用电动汽车作为移动储能单元的充放电系统，其特征在于，所述的网络为以太网。
7.如权利要求4所述的在电网中应用电动汽车作为移动储能单元的充放电系统，其特征在于，所述的串口为RS-485通信串口。
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