CN104753164A - 一种v2g充电站 - Google Patents

Abstract

通过V2G充电站实现了电网的削峰平谷，通过充电站中设置大容量储能装置使得电网的峰谷调节不完全依赖于电动汽车用户，同时，通过搜索附近电动汽车的方式，使电动汽车集中进行售电或购电，降低了电动汽车并网的成本，减小了电动汽车突然全部并网带来的电网冲击，维持了电网的供电稳定性，通过储能装置充放电剩余时间的计算来提供电动汽车并网售电或购电的缓冲时间。

Description

一种V2G充电站

技术领域

本发明涉及一种电动汽车并网供电（V2G）技术领域，具体的来说，是一种V2G充电站。

背景技术

电动汽车是未来新能源汽车的主要发展方向，随着科技的进步和社会的发展，电动汽车相关技术及其充电设施建设会不断成熟，电动汽车将越来越广泛地应用于人们的生活中。电动汽车充电站是电动汽车配套设施中一个非常重要的组成部份，电动汽车需要通过充电进行能量补给，以满足其行驶需求，因而必须从电网获取能量，从而导致充电负荷的产生。当电动汽车应用规模越来越大，配套充电设施建设也达到一定规模时，电动汽车总的充电负荷将会十分庞大，会对电网负荷造成一定程度的影响。因此充电设施建设过程中必须考虑与电网之间的适应性，以保证电网在充电站规模化建设时能够较好地满足电动汽车充电需求的同时，尽可能地减小甚至避免大量电动汽车充电对电网正常运行造成不良影响。此外，随着智能电网的进一步发展，电动汽车与智能电网间的双向互动充放电将逐步实现，考虑电动汽车放电时，具备V2G功能的电动汽车充(放)电站将实现多方面的功能。

现有技术中采用双向充放电模式，简称V2G(Vehicle to Grid)模式，电动汽车与电网的能量管理系统进行通信，并受其控制，实现电动汽车与电网之间的能量转换，即充、放电功能。V2G是指电动车辆的能量在受控状态下实现与电网的双向交换，其中电动汽车不但从电网获得能量，而且可以实现在必要时电动汽车向电网反送电，来提高电网运行的可靠性。该模式下，电动汽车可以作为移动储能装置来使用。V2G的概念体现了电动汽车与电网的关系。

现有技术中的V2G并网技术通过电动汽车进行削峰平谷，并未将电动汽车作为整体向电网进行售电或购电，由单独的电动汽车用户确定是否充电或向电网供电，不确定性较大，且单个用户与电网进行并网购电或售电时，还需要专门配备整流逆变装置以及计价装置，从而进行充电或放电，提高了用户电动汽车并网的成本，且通常电网的用电高峰是在白天，用电波谷是在夜晚，而白天也属于用车高峰，同时，并网的电动汽车之间不存在信息交互，导致大量电动汽车的同时并网，给电网的稳定带来影响，因而现有技术中的V2G技术存在不足。

发明内容

本发明提供一种V2G充电站，其具有大容量储能装置，能够在用电波谷时存储大量电力，同时，也可以在用电波谷时，当储能装置充满时，通知附近的电动汽车进行集中售电，当用电高峰时，可向电网进行供电，并可通知附近的电动汽车进行集中购电，同时，还具有分布式发电单元，提高能源的收集与利用方式。

电网侧控制中心根据负荷预测和V2G状态的参数以及来自各个V2G站的实时信息，制定V2G的发电计划并发布到各个V2G站；在V2G参与响应频率波动任务时，实时调节功率命令一并发送到各个V2G站。用户在充放电机上的人机界面输入SOC与可用时间等信息。V2G站执行电网侧控制中心的发电计划和功率调节命令，依据充放电策略选择充放电车辆和充放电电流，利用双向智能控制装置控制充放电机执行；同时，将通过充放电机得到的实时信息和用户设置信息上传电网侧控制中心。

V2G充电站中包括变压器、整流/逆变器、DC/DC变换器、储能装置和充电桩，其中变压器初级侧连接交流电网，用于将电网的电力进行电压变换输出给V2G充电站或将V2G充电站的电力输出给电网，可选的，变压器次级侧还可通过单向整流装置连接风力发电装置，和/或单向DC/DC变换装置连接太阳能发电装置，整流/逆变器与变压器次级侧相连，用于将变压器输出的交流电整流成直流电提供给充电桩或储能装置，或将充电桩或储能装置提供的直流电力逆变成交流电输送给变压器，储能装置通过DC/DC变换器与充电桩和整流/逆变器相连，可选的，储能装置为蓄电池或超级电容或飞轮储能装置或蓄电池与超级电容的组合的混合储能装置，可选的，充电桩与电动汽车相连接，充电桩的数量根据充电站的规模以及储能装置的容量大小来进行选择。

V2G充电站中还包括控制装置，控制装置监测储能装置的容量，如SOC（荷电量）。

当电网电力过剩时，例如夜间，负载减少，电网电力富裕，电价较低，且充电站中储能装置电量未达到上限，此时将储能装置连接至电网进行充电，根据储能装置的电力容量计算储能装置充电到储能阈值上限的剩余时间，如充满所需的时间或充电到80%SOC所需的时间，并判断该剩余时间是否大于预设值，当剩余时间大于预设值时，继续进行充电，当剩余时间等于或小于预设值时，控制装置联网搜集附近的电动汽车的信息，包括电动汽车离充电站的距离、电动汽车目前的电量值等信息，信息搜集完成后，筛选收集的信息，将电动汽车的信息按照预设的规则进行排序，如距离最近且电量较低的优先级最高，距离最远且电量较高的优先级最高等，根据储能装置的电量值预测需要售出的电量值，根据预测的电量值以及电动汽车的距离、电量情况选择需要售电的电动汽车，通过通讯单元，如互联网、短信等方式发送售电通知给符合售电条件的电动汽车，优选的，此时售电的电价低于普通时期售电电价，或采用打折电价，或采用增加积分等方式，请求将电动汽车行驶至充电站中进行充电，当用户确认要进行充电，将其保存至存储器中，在其到达充电站时进行优先售电，当用户确认不进行充电，按照优先级的排序将售电通知发送给下一个用户，当通知处于无应答状态时，降低一级优先级，即先通知下一优先级的用户，通知完成后，再通知该用户，当再次无应答时，再次降低一级优先级，以此类推，当确认进行充电的用户以及确认充电的电量值已满足需要售电的电量时，不再进行通知，通过剩余时间的设置，使得充电站在电动汽车到达充电站共享电力之前具有缓冲时间，例如，储能阈值上限为90%储能容量，此时储能单元的容量为70%，充电到90%的剩余时间为3小时，剩余时间预设值为1小时，此时，充电到储能阈值上限的剩余时间大于预设值，继续进行充电，当储能单元的容量为85%时，此时充电到90%的剩余时间为50分钟，此时，充电到储能阈值上限的剩余时间小于预设值，此时，控制装置搜集附近电动汽车的信息并发出售电信号，当收到确认信号后存储在存储器中，当电动汽车到达充电站时，按照确认的充电电量值以及售电价格或积分等信息进行售电。

当电网电力过剩，且储能装置达到上限值时，控制装置直接采用如上所述的方式通知附近的电动汽车进行售电。

当电网电力不足，且储能装置的电力未达到放电下限时，此时将储能装置连接至电网进行放电，根据储能装置的电力容量计算储能装置放电到储能阈值下限的剩余时间，如电量完全放完所需的时间或放电到20%SOC所需的时间，并判断该剩余时间是否大于预设值，当剩余时间大于预设值时，继续进行放电，当剩余时间等于或小于预设值时，控制装置联网搜集附近的电动汽车的信息，包括电动汽车离充电站的距离、电动汽车目前的电量值等信息，信息搜集完成后，筛选收集的信息，将电动汽车的信息按照预设的规则进行排序，如距离最近且电量较高的优先级最高，距离最远且电量较低的优先级最低等，根据储能装置的电量值预测需要购买的电量值，根据预测的电量值以及电动汽车的距离、电量情况选择需要购电的电动汽车，通过通讯单元，如互联网、短信等方式发送购电通知给符合购电条件的电动汽车，优选的，此时购电的电价高于普通时期售电电价，或采用增加积分等方式，请求将电动汽车行驶至充电站中进行放电，当用户确认要进行放电，将其保存至存储器中，在其到达充电站时进行优先购电，当用户确认不进行放电，按照优先级的排序将购电通知发送给下一个用户，当通知处于无应答状态时，降低一级优先级，即先通知下一优先级的用户，通知完成后，再通知该用户，当再次无应答时，再次降低一级优先级，以此类推，当确认进行购电的用户以及确认购买的电量值已满足需要购买的电量时，不再进行通知，通过剩余时间的设置，使得充电站在电动汽车到达充电站共享电力之前具有缓冲时间，例如，储能阈值下限为10%储能容量，此时储能单元的容量为50%，放电到90%的剩余时间为8小时，剩余时间预设值为1小时，此时，放电到储能阈值下限的剩余时间大于预设值，继续进行放电，当储能单元的容量为15%时，此时放电到10%的剩余时间为50分钟，此时，放电到储能阈值下限的剩余时间小于预设值，此时，控制装置搜集附近电动汽车的信息并发出购电信号，当收到确认信号后存储在存储器中，当电动汽车到达充电站时，按照确认的购电电量值以及购电价格或积分等信息进行购电。

当电网电力不足，且储能装置的电力达到放电下限时，控制装置直接采用如上所述的方式通知附近的电动汽车进行购电。

优选的，本发明的储能装置在进行充电时，不向电动汽车进行售电，在向电网放电时，不从电动汽车进行充电，以防止引起电网的波动和减少储能装置的寿命，可选的，储能装置可采用多个储能单元，在其中部分储能单元进行充电时，剩余的储能单元进行放电。

优选的，本发明的售电电价和购电电价选择峰谷电价的中间值。

本发明通过V2G充电站实现了电网的削峰平谷，通过充电站中设置大容量储能装置使得电网的峰谷调节不完全依赖于电动汽车用户，同时，通过搜索附近电动汽车的方式，使电动汽车集中进行售电或购电，降低了电动汽车并网的成本，减小了电动汽车突然全部并网带来的电网冲击，维持了电网的供电稳定性，通过储能装置充放电剩余时间的计算来提供电动汽车并网售电或购电的缓冲时间。

附图说明

图1是电动汽车并网供电示意图

图2是V2G充电站结构图。

具体实施方式

如图1所示，一种V2G充电站，其具有大容量储能装置，能够在用电波谷时存储大量电力，同时，也可以在用电波谷时，当储能装置充满时，通知附近的电动汽车进行集中售电，当用电高峰时，可向电网进行供电，并可通知附近的电动汽车进行集中购电，同时，还具有分布式发电单元，提高能源的收集与利用方式。

电网侧控制中心根据负荷预测和V2G状态的参数以及来自各个V2G站的实时信息，制定V2G的发电计划并发布到各个V2G站；在V2G参与响应频率波动任务时，实时调节功率命令一并发送到各个V2G站。用户在充放电机上的人机界面输入SOC与可用时间等信息。V2G站执行电网侧控制中心的发电计划和功率调节命令，依据充放电策略选择充放电车辆和充放电电流，利用双向智能控制装置控制充放电机执行；同时，将通过充放电机得到的实时信息和用户设置信息上传电网侧控制中心。

如图2所示，V2G充电站中包括变压器、整流/逆变器、DC/DC变换器、储能装置和充电桩，其中变压器初级侧连接交流电网，用于将电网的电力进行电压变换输出给V2G充电站或将V2G充电站的电力输出给电网，可选的，变压器次级侧还可通过单向整流装置连接风力发电装置，和/或单向DC/DC变换装置连接太阳能发电装置，整流/逆变器与变压器次级侧相连，用于将变压器输出的交流电整流成直流电提供给充电桩或储能装置，或将充电桩或储能装置提供的直流电力逆变成交流电输送给变压器，储能装置通过DC/DC变换器与充电桩和整流/逆变器相连，可选的，储能装置为蓄电池或超级电容或飞轮储能装置或蓄电池与超级电容的组合的混合储能装置，可选的，充电桩与电动汽车相连接，充电桩的数量根据充电站的规模以及储能装置的容量大小来进行选择。

V2G充电站中还包括控制装置，控制装置监测储能装置的容量，如SOC（荷电量）。

当电网电力过剩时，例如夜间，负载减少，电网电力富裕，电价较低，且充电站中储能装置电量未达到上限，此时将储能装置连接至电网进行充电，根据储能装置的电力容量计算储能装置充电到储能阈值上限的剩余时间，如充满所需的时间或充电到80%SOC所需的时间，并判断该剩余时间是否大于预设值，当剩余时间大于预设值时，继续进行充电，当剩余时间等于或小于预设值时，控制装置联网搜集附近的电动汽车的信息，包括电动汽车离充电站的距离、电动汽车目前的电量值等信息，信息搜集完成后，筛选收集的信息，将电动汽车的信息按照预设的规则进行排序，如距离最近且电量较低的优先级最高，距离最远且电量较高的优先级最高等，根据储能装置的电量值预测需要售出的电量值，根据预测的电量值以及电动汽车的距离、电量情况选择需要售电的电动汽车，通过通讯单元，如互联网、短信等方式发送售电通知给符合售电条件的电动汽车，优选的，此时售电的电价低于普通时期售电电价，或采用打折电价，或采用增加积分等方式，请求将电动汽车行驶至充电站中进行充电，当用户确认要进行充电，将其保存至存储器中，在其到达充电站时进行优先售电，当用户确认不进行充电，按照优先级的排序将售电通知发送给下一个用户，当通知处于无应答状态时，降低一级优先级，即先通知下一优先级的用户，通知完成后，再通知该用户，当再次无应答时，再次降低一级优先级，以此类推，当确认进行充电的用户以及确认充电的电量值已满足需要售电的电量时，不再进行通知，通过剩余时间的设置，使得充电站在电动汽车到达充电站共享电力之前具有缓冲时间，例如，储能阈值上限为90%储能容量，此时储能单元的容量为70%，充电到90%的剩余时间为3小时，剩余时间预设值为1小时，此时，充电到储能阈值上限的剩余时间大于预设值，继续进行充电，当储能单元的容量为85%时，此时充电到90%的剩余时间为50分钟，此时，充电到储能阈值上限的剩余时间小于预设值，此时，控制装置搜集附近电动汽车的信息并发出售电信号，当收到确认信号后存储在存储器中，当电动汽车到达充电站时，按照确认的充电电量值以及售电价格或积分等信息进行售电。

当电网电力过剩，且储能装置达到上限值时，控制装置直接采用如上所述的方式通知附近的电动汽车进行售电。

当电网电力不足，且储能装置的电力未达到放电下限时，此时将储能装置连接至电网进行放电，根据储能装置的电力容量计算储能装置放电到储能阈值下限的剩余时间，如电量完全放完所需的时间或放电到20%SOC所需的时间，并判断该剩余时间是否大于预设值，当剩余时间大于预设值时，继续进行放电，当剩余时间等于或小于预设值时，控制装置联网搜集附近的电动汽车的信息，包括电动汽车离充电站的距离、电动汽车目前的电量值等信息，信息搜集完成后，筛选收集的信息，将电动汽车的信息按照预设的规则进行排序，如距离最近且电量较高的优先级最高，距离最远且电量较低的优先级最低等，根据储能装置的电量值预测需要购买的电量值，根据预测的电量值以及电动汽车的距离、电量情况选择需要购电的电动汽车，通过通讯单元，如互联网、短信等方式发送购电通知给符合购电条件的电动汽车，优选的，此时购电的电价高于普通时期售电电价，或采用增加积分等方式，请求将电动汽车行驶至充电站中进行放电，当用户确认要进行放电，将其保存至存储器中，在其到达充电站时进行优先购电，当用户确认不进行放电，按照优先级的排序将购电通知发送给下一个用户，当通知处于无应答状态时，降低一级优先级，即先通知下一优先级的用户，通知完成后，再通知该用户，当再次无应答时，再次降低一级优先级，以此类推，当确认进行购电的用户以及确认购买的电量值已满足需要购买的电量时，不再进行通知，通过剩余时间的设置，使得充电站在电动汽车到达充电站共享电力之前具有缓冲时间，例如，储能阈值下限为10%储能容量，此时储能单元的容量为50%，放电到90%的剩余时间为8小时，剩余时间预设值为1小时，此时，放电到储能阈值下限的剩余时间大于预设值，继续进行放电，当储能单元的容量为15%时，此时放电到10%的剩余时间为50分钟，此时，放电到储能阈值下限的剩余时间小于预设值，此时，控制装置搜集附近电动汽车的信息并发出购电信号，当收到确认信号后存储在存储器中，当电动汽车到达充电站时，按照确认的购电电量值以及购电价格或积分等信息进行购电。

当电网电力不足，且储能装置的电力达到放电下限时，控制装置直接采用如上所述的方式通知附近的电动汽车进行购电。

优选的，本发明的储能装置在进行充电时，不向电动汽车进行售电，在向电网放电时，不从电动汽车进行充电，以防止引起电网的波动和减少储能装置的寿命，可选的，储能装置可采用多个储能单元，在其中部分储能单元进行充电时，剩余的储能单元进行放电。

优选的，本发明的售电电价和购电电价选择峰谷电价的中间值。

本发明通过V2G充电站实现了电网的削峰平谷，通过充电站中设置大容量储能装置使得电网的峰谷调节不完全依赖于电动汽车用户，同时，通过搜索附近电动汽车的方式，使电动汽车集中进行售电或购电，降低了电动汽车并网的成本，减小了电动汽车突然全部并网带来的电网冲击，维持了电网的供电稳定性，通过储能装置充放电剩余时间的计算来提供电动汽车并网售电或购电的缓冲时间。

以上所述仅为本发明的优选并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种V2G充电站，其特征在于，V2G充电站中包括变压器、整流/逆变器、DC/DC变换器、储能装置和充电桩，其中变压器初级侧连接交流电网，用于将电网的电力进行电压变换输出给V2G充电站或将V2G充电站的电力输出给电网，变压器次级侧还通过单向整流装置连接风力发电装置，和/或单向DC/DC变换装置连接太阳能发电装置，整流/逆变器与变压器次级侧相连，用于将变压器输出的交流电整流成直流电提供给充电桩或储能装置，或将充电桩或储能装置提供的直流电力逆变成交流电输送给变压器，储能装置通过DC/DC变换器与充电桩和整流/逆变器相连，充电桩与电动汽车相连接。

2.如权利要求1所述的V2G充电站，其特征在于，V2G充电站中还包括控制装置，控制装置监测储能装置的容量。

3.如权利要求2所述的V2G充电站，其特征在于，电网侧控制中心根据负荷预测和V2G状态的参数以及来自各个V2G站的实时信息，制定V2G的发电计划并发布到各个V2G站；在V2G参与响应频率波动任务时，实时调节功率命令一并发送到各个V2G站，用户在充放电机上的人机界面输入SOC与可用时间信息，V2G站执行电网侧控制中心的发电计划和功率调节命令，依据充放电策略选择充放电车辆和充放电电流，利用双向智能控制装置控制充放电机执行；同时，将通过充放电机得到的实时信息和用户设置信息上传电网侧控制中心。

4.如权利要求3所述的V2G充电站，其特征在于，当电网电力过剩，且储能装置达到上限值时，控制装置直接通知附近的电动汽车进行售电，当电网电力不足，且储能装置的电力达到放电下限时，控制装置直接通知附近的电动汽车进行购电。

5.如权利要求4所述的V2G充电站，其特征在于，当电网电力过剩时，且充电站中储能装置电量未达到上限，此时将储能装置连接至电网进行充电，根据储能装置的电力容量计算储能装置充电到储能阈值上限的剩余时间，并判断该剩余时间是否大于预设值，当剩余时间大于预设值时，继续进行充电，当剩余时间等于或小于预设值时，控制装置联网搜集附近的电动汽车的信息，包括电动汽车离充电站的距离、电动汽车目前的电量值信息，信息搜集完成后，筛选收集的信息，将电动汽车的信息按照预设的规则进行排序，，根据储能装置的电量值预测需要售出的电量值，根据预测的电量值以及电动汽车的距离、电量情况选择需要售电的电动汽车，通过通讯单元，发送售电通知给符合售电条件的电动汽车，请求将电动汽车行驶至充电站中进行充电，当用户确认要进行充电，将其保存至存储器中，在其到达充电站时进行优先售电，当用户确认不进行充电，按照优先级的排序将售电通知发送给下一个用户，当通知处于无应答状态时，降低一级优先级，当再次无应答时，再次降低一级优先级，以此类推，当确认进行充电的用户以及确认充电的电量值已满足需要售电的电量时，不再进行通知，通过剩余时间的设置，使得充电站在电动汽车到达充电站共享电力之前具有缓冲时间。

6.如权利要求5所述的V2G充电站，其特征在于，当电网电力不足，且储能装置的电力未达到放电下限时，此时将储能装置连接至电网进行放电，根据储能装置的电力容量计算储能装置放电到储能阈值下限的剩余时间，并判断该剩余时间是否大于预设值，当剩余时间大于预设值时，继续进行放电，当剩余时间等于或小于预设值时，控制装置联网搜集附近的电动汽车的信息，包括电动汽车离充电站的距离、电动汽车目前的电量值信息，信息搜集完成后，筛选收集的信息，将电动汽车的信息按照预设的规则进行排序，根据储能装置的电量值预测需要购买的电量值，根据预测的电量值以及电动汽车的距离、电量情况选择需要购电的电动汽车，通过通讯单元发送购电通知给符合购电条件的电动汽车，请求将电动汽车行驶至充电站中进行放电，当用户确认要进行放电，将其保存至存储器中，在其到达充电站时进行优先购电，当用户确认不进行放电，按照优先级的排序将购电通知发送给下一个用户，当通知处于无应答状态时，降低一级优先级，当再次无应答时，再次降低一级优先级，以此类推，当确认进行购电的用户以及确认购买的电量值已满足需要购买的电量时，不再进行通知，通过剩余时间的设置，使得充电站在电动汽车到达充电站共享电力之前具有缓冲时间。