CN105244931A - 基于城市基础设施的电动车辆充电管理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了并提供了一种能实现高效率、少场地、低投资，能解决大规模普及电动车辆补充电能的场所不足而阻碍电动车辆发展的瓶颈的基于城市基础设施的电动车辆充电管理方法及系统。该电源调度软件管理系统实时接收城市若干个变电站的功率值和变电站内的储能蓄电池发来的电量存储情况，将分配实时功率值命令发送到所述变电站或所述储能蓄电池；所述变电站或所述储能蓄电池接收所述电源调度软件管理系统的命令功率值后，选择需要充电的电动车辆及充放电功率，并下发指令给变电站快速充电装置对电动车辆进行充电；所述变电站快速充电装置执行对电动车辆的充电。本发明可广泛应用于电动车辆的充电领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于城市基础设施的电动车辆充电管理方法及系统。
背景技术
按照国家新能源汽车产业发展规划，2010年到2015年是电动车辆产业化和大规模推广应用关键的五年。相关研究表明，2016年是电动车辆产业化发展的拐点，电动车辆发展进入高速成长期。大量的车辆充电将带来新一轮的用电负荷快速增长，这些电动车辆日充电所用电量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。
为此，国务院在2012年的国发【2012】22号《节能与新能源汽车产业发展规划（2012—2020年）》文中指出：积极推进充电设施建设，完善的充电设施是发展新能源汽车产业的重要保障。要科学规划，加强技术开发，探索有效的商业运营模式，积极推进充电设施建设，适应新能源汽车产业化发展的需要。
而另一方面，目前城市基础设施中的变电所（如有轨交通与无轨电车的牵引变电站）等负荷利用率都较低，均存在着大量的富裕功率，设备没有运行在最大的能效区域，造成了资源的浪费。如图1所示，图1为某牵引变电站12小时的负荷图，图2为某整流变电站1分钟、2小时、长期负荷及现有负荷图，从图1中可以看出，在白天大部分时间里牵引变电站内的负荷都在额定负荷范围内，有一半的容量属于空闲状态；从图2中可以看出，牵引变电所是按照VI类负荷设计的，1分钟的过载电流是额定负荷的3倍，2小时过载负荷是额定负荷的1.5倍，可是从图中可以看出上午运行时间内连额定负荷都没有超过，额定负荷线以下白的面积比有颜色的面积都大。因此，如何将上述富裕功率行之有效的利用，以提高输配电设备负荷利用率和减缓电力设施增容的压力，积极推进充电设施建设，适应新能源汽车产业化发展的需要，解决城市充电难的突出问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能实现高效率、少场地、低投资，能解决大规模普及电动车辆补充电能的场所不足而阻碍电动车辆发展的瓶颈的基于城市基础设施的电动车辆充电管理方法及系统。
本发明一种基于城市基础设施的电动车辆充电管理方法所采用的技术方案是：该方法包括以下步骤：
a.电源调度软件管理系统实时接收城市若干个变电站的功率值和变电站内的储能蓄电池（若配有）发来的电量存储情况，将分配实时功率值命令发送到所述变电站或所述储能蓄电池；
b.所述变电站或所述储能蓄电池接收所述电源调度软件管理系统的命令功率值后，选择需要充电的电动车辆及充放电功率，并下发指令给变电站快速充电装置对电动车辆进行充电；
c.所述变电站快速充电装置执行对电动车辆的充电。
进一步的，所述电源调度软件管理系统可对所在城市电网价格的峰值电价、谷低电价以及阶梯式电价进行预设，并根据当前电价合理的对负荷的再分配，可以利用夜间车辆减少的时间或处于夜间电价低的情况下对所述储能蓄电池进行补充电储能；当白天车辆用电高峰时，利用所述储能蓄电池的电量对所述电动车辆进行充电。
进一步的，所述电源调度软件管理系统通过“Car-to-Car”的通讯方式与电网上运行的电动车辆进行通讯，并实时监测电动车辆的位置信息和电量信息，根据接触网上的电流潮流分布，合理的调度分配各车辆的运行或者充电状况，选择车辆在最佳的供电时节及区域，通过所述变电站快速充电装置对所述电动车辆的动力蓄电池组进行充电。
本发明一种基于城市基础设施的电动车辆充电管理系统所采用的技术方案是：该系统包括城市基础智能电网、与所述城市基础电网电连接的若干个变电站、与所述变电站电连接的双向电源、与所述双向电源连接的储能蓄电池和变电站快速充电装置以及分别与若干个所述变电站电连接的电源调度软件管理系统，其中，所述电源调度软件管理系统还包括：
实时数据采集模块，用于采集若干个变电站的实时功率使用情况和储能蓄电池内的电量，并将采集的数据传送到充电判断模块；
充电判断模块，用于接收所述实时数据采集模块采集的变电站的功率，根据设定的功率值，判断所述变电站是否具有富裕功率或所述储能蓄电池内有足够的电量，是的情况下发送指令到充电模块；
充电模块，用于接收所述充电判断模块发出的指令，利用所述储能蓄电池或直接通过所述变电站快速充电装置对电动车辆进行充电。
进一步的，所述电源调度软件管理系统还包括：
城市电网峰谷电价设置模块，用于对所在城市电网价格的峰值电价、谷低电价以及阶梯式电价进行预设，并可由充电模式选择模块进行调取；
双向电源模块，用于所述储能蓄电池由电源调度软件管理系统根据充电判断模块、城市电网峰谷电价设置模块及充电模式选择模块的综合指令，进行蓄电池储能还是提供充电能量；
充电模式选择模块，用于接收所述充电判断模块发出的指令和所在城市城市电网峰谷电价设置模块，根据当前电价合理的对负荷的再分配，可以利用夜间所述电动车辆减少的时间或处于夜间电价低的情况下对所述储能蓄电池进行补充电储能；当白天的所述电动车辆用电高峰时，利用所述储能蓄电池的电量对所述电动车辆进行充电。
进一步的，所述电源调度软件管理系统还包括：
通讯模块，用于通过“Car-to-Car”的通讯方式，使得运行在所述城市基础智能电网区间的所述电动车辆通过与所述电源调度软件管理系统进行通讯；
车辆运行监督模块，用于接收在线运行的电动车辆的位置信息和电量信息，根据接触网上的电流潮流分布，合理的调度分配各车辆的运行或者充电状况，选择车辆在最佳的供电时节及区域，通过所述变电站快速充电装置对所述电动车辆的动力蓄电池组进行充电。
进一步的，所述电源调度软件管理系统还包括：
快速充电管理模块，用于用户设定和记录充电时间、向所述快速充电装置下达开始充电指令，并把用户充电完成时间要求连同所述快速充电装置上传的相关数据转发至后台服务器。
进一步的，所述城市基础智能电网包括城市地铁接触网或城市有轨电车接触网或城市超级电容电车接触网或城市无轨电车接触网或城市道路路灯接触网中的至少一种。
进一步的，所述变电站包括牵引变电站或降压变电站或跟随变电站或城市道路路灯变电站中的至少一种。
本发明的有益效果是：由于本发明是通过电源调度软件管理系统实时接收若干个变电站的功率值和变电站内的储能蓄电池发来的电量存储情况，将分配实时功率值命令发送到所述变电站或所述储能蓄电池，所述变电站或所述储能蓄电池接收所述电源调度软件管理系统的命令功率值后，选择需要充电的电动车辆及充放电功率，并下发指令给变电站快速充电装置对电动车辆进行充电，所述变电站快速充电装置执行对电动车辆的充电，与现有技术相比，利用现有的城市基础智能电网和与所述城市基础电网电连接的若干个变电站的的富裕功率，并在此基础上加以改造，根据站场情况，适当地增加一部分变电站快速充电装置及储能蓄电池，既解决了电动汽车大规模发展带来的电网负荷压力，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，所以本发明实现高效率、少场地、低投资，能解决大规模普及电动车辆补充电能的场所不足而阻碍电动车辆发展的瓶颈。
附图说明
图1是某牵引变电站12小时的负荷图；
图2为某整流变电站1分钟、2小时、长期负荷及现有负荷图；
图3是本发明实施例一的结构示意图；
图4是本发明实施例二的结构示意图；
图5是本发明实施例三的结构示意图；
图6是本发明实施例四的结构示意图；
图7是本发明实施例四多车运行时的结构示意图；
图8是本发明实施例五的结构示意图；
图9是本发明实施例六的结构示意图。
具体实施方式
以下根据图3～图9，具体说明本发明的较佳实施例。
实施例一：
如图3所示，本明是利用现有的城市基础智能电网和与所述城市基础电网电连接的若干个变电站的的富裕功率，并在此基础上加以改造，根据站场情况，适当地增加一部分变电站快速充电装置及储能蓄电池，既解决了电动汽车大规模发展带来的电网负荷压力，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。
具体来说，该系统包括城市基础智能电网、与所述城市基础电网电连接的若干个变电站、与所述变电站电连接的双向电源、与所述双向电源连接的储能蓄电池和变电站快速充电装置以及分别与若干个所述变电站电连接的电源调度软件管理系统，其中，所述城市基础智能电网包括城市地铁接触网或城市有轨电车接触网或城市超级电容电车接触网或城市无轨电车接触网或城市道路路灯接触网中的至少一种，城市地铁主要分为牵引变电站、降压变电站及跟随变电站，其中所述牵引变电站从35kV电网经过牵引整流变压器后输出1200V交流电，经过12相或24相整流器输出1500V(750V)牵引电源，改造可从直流牵引电源1500V(750V)中取电，所述降压变电站可从400V所用变中取电，若距所述降压变电站不远线路压降不大的情况下，也可考虑从直流牵引电源1500V(750V)中取电，跟随变电站中没有所用变压器，所以一般尽量不考虑从400V所用电中取电。
所述电源调度软件管理系统还包括：
实时数据采集模块，用于采集若干个变电站的实时功率使用情况和储能蓄电池内的电量，并将采集的数据传送到充电判断模块；
充电判断模块，用于接收所述实时数据采集模块采集的变电站的功率，根据设定的功率值，判断所述变电站是否具有富裕功率或所述储能蓄电池内有足够的电量，是的情况下发送指令到充电模块；
充电模块，用于接收所述充电判断模块发出的指令，利用所述储能蓄电池或直接通过所述变电站快速充电装置对电动车辆进行充电；
城市电网峰谷电价设置模块，用于对所在城市电网价格的峰值电价、谷低电价以及阶梯式电价进行预设，并可由充电模式选择模块进行调取；
双向电源模块，用于所述储能蓄电池由电源调度软件管理系统根据充电判断模块、城市电网峰谷电价设置模块及充电模式选择模块的综合指令，进行蓄电池储能还是提供充电能量；
充电模式选择模块，用于接收所述充电判断模块发出的指令和所在城市城市电网峰谷电价设置模块，根据当前电价合理的对负荷的再分配，可以利用夜间所述电动车辆减少的时间或处于夜间电价低的情况下对所述储能蓄电池进行补充电储能；当白天的所述电动车辆用电高峰时，利用所述储能蓄电池的电量对所述电动车辆进行充电；
通讯模块，用于通过“Car-to-Car”的通讯方式，使得运行在所述城市基础智能电网区间的所述电动车辆通过与所述电源调度软件管理系统进行通讯；
车辆运行监督模块，用于接收在线运行的电动车辆的位置信息和电量信息，根据接触网上的电流潮流分布，合理的调度分配各车辆的运行或者充电状况，选择车辆在最佳的供电时节及区域，通过所述变电站快速充电装置对所述电动车辆的动力蓄电池组进行充电；
快速充电管理模块，用于用户设定和记录充电时间、向所述快速充电装置下达开始充电指令，并把用户充电完成时间要求连同所述快速充电装置上传的相关数据转发至后台服务器。
实施例二：
如图4所示，本实施例与实施例一大致相同，不同的是，本实施例中所述城市基础智能电网为城市有轨电车接触网，城市有轨电车的牵引变电站从城市供电网中受电，所述牵引变电站从10kV/20kV电网经过牵引整流变压器后输出800V(650V)交流电，经过12相或24相整流器输出750V(600V)牵引电源，改造从直流牵引电源750V(600V)中取电，分别接入所述双向电源、所述储能蓄电池、所述变电站快速充电装置及电源调度软件管理系统。
实施例三：
如图5所示，本实施例与实施例一大致相同，不同的是，本实施例中所述城市基础智能电网为城市超级电容电车接触网，城市超级电容电车牵引电源从380V中取电，经过牵引整流变压器升压后输出520交流电，经过12相整流器输出600-720V牵引电源，从直流牵引电源600-720V中取电，分别接入所述双向电源、所述储能蓄电池、所述变电站快速充电装置及电源调度软件管理系统。
实施例四：
如图6、图7所示，本实施例与实施例一大致相同，不同的是，本实施例中所述城市基础智能电网为城市无轨电车接触网，城市无轨电车牵引变电站从城市供电网中受电，牵引变电站从10kV/20kV电网经过牵引整流变压器后输出800V(650V)交流电，经过12相或24相整流器输出750V(600V)牵引电源，改造从直流牵引电源750V(600V)中取电，分别接入所述双向电源、所述储能蓄电池、所述变电站快速充电装置及电源调度软件管理系统。
在此，对所述车辆运行监督模块的原理进行具体分析，当双电源电动车辆在使用接触网电源供电在线路上运行时，A、B、C三辆车在线路上运行时（此时设A车距牵引变较近，比如设为1km，B车距牵引变中间距离，比如设为2km，C车距牵引变供电距离最远，比如设为3km），必须保证三辆车都在正常运行，但是对于C车来说，因距牵引变供电距离最远，只需考虑保证正常运行用电，不考虑对其动力电池充电。因为此时车辆的运行电流再加上充电电流，此时的线路压降会剧增，造成接触网电压下降，此时对于行车及充电的效率都极低，不利于经济运行；但是B车距牵引变距离较远，线路压降也有一定的影响，所以在车辆安全行车的条件下，可以提供慢速充电电流；对于A车来说，由于距变电站的距离较近，考虑供电的压降情况较好，使车辆在最佳的供电时节及区域，通过车辆的车载快速充电设备对车辆的动力蓄电池组进行充电，以便在没有接触网路段的正常行驶。
实施例五：
如图8所示，本实施例与实施例一大致相同，不同的是，本实施例中所述城市基础智能电网为城市道路路灯接触网，但城市道路白天的路灯都不工作，而路灯变电所都闲置在哪里，在道路的路灯集中供电的箱式变电站处，利用设施的空余地方，从箱式变电站低压380V侧中取电，分别接入所述双向电源、所述储能蓄电池、所述变电站快速充电装置及电源调度软件管理系统。
实施例六：
如本实施例与实施例一大致相同，不同的是，本实施例中所述城市基础智能电网是城市公共基础设施的总体改造方案，即对城市地铁设施、有轨电车设施、无轨电车设施、超级电容电车设施及道路路灯设施的一系列改造方案，具体方法在实施例一至实施例五中都有详述。经过改造可以缓解目前由于土地资源的缺失造成了城市内充电设施无法普及的尴尬局面，使得城市发展电动汽车的步伐可以大大的加快。
本发明涉及运筹学、动态规划、无线通信以及电动汽车高效充电特性等技术领域。通过C2C通讯方式，使得运行在该接触网区间的车辆通过所述电源调度软件管理系统，根据接触网上的电流潮流分布，合理的调度分配各车辆的运行或者充电状况。
Claims (9)
1.一种基于城市基础设施的电动车辆充电管理方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
a.电源调度软件管理系统实时接收城市若干个变电站的功率值和变电站内的储能蓄电池发来的电量存储情况，将分配实时功率值命令发送到所述变电站或所述储能蓄电池；
b.所述变电站或所述储能蓄电池接收所述电源调度软件管理系统的命令功率值后，选择需要充电的电动车辆及充放电功率，并下发指令给变电站快速充电装置对电动车辆进行充电；
c.所述变电站快速充电装置执行对电动车辆的充电。
2.根据权利要求1所述的基于城市基础设施的电动车辆充电管理方法，其特征在于：所述电源调度软件管理系统可对所在城市电网价格的峰值电价、谷低电价以及阶梯式电价进行预设，并根据当前电价合理的对负荷的再分配，可以利用夜间车辆减少的时间或处于夜间电价低的情况下对所述储能蓄电池进行补充电储能；当白天车辆用电高峰时，利用所述储能蓄电池的电量对所述电动车辆进行充电。
3.根据权利要求1所述的基于城市基础设施的电动车辆充电管理方法，其特征在于：所述电源调度软件管理系统通过“Car-to-Car”的通讯方式与电网上运行的电动车辆进行通讯，并实时监测电动车辆的位置信息和电量信息，根据接触网上的电流潮流分布，合理的调度分配各车辆的运行或者充电状况，选择车辆在最佳的供电时节及区域，通过所述变电站快速充电装置对所述电动车辆的动力蓄电池组进行充电。
4.一种基于城市基础设施的电动车辆充电管理系统，其特征在于：该系统包括城市基础智能电网、与所述城市基础电网电连接的若干个变电站、与所述变电站电连接的双向电源、与所述双向电源连接的储能蓄电池和变电站快速充电装置以及分别与若干个所述变电站电连接的电源调度软件管理系统，其中，所述电源调度软件管理系统还包括：
实时数据采集模块，用于采集若干个变电站的实时功率使用情况和储能蓄电池内的电量，并将采集的数据传送到充电判断模块；
充电判断模块，用于接收所述实时数据采集模块采集的变电站的功率，根据设定的功率值，判断所述变电站是否具有富裕功率或所述储能蓄电池内有足够的电量，是的情况下发送指令到充电模块；
充电模块，用于接收所述充电判断模块发出的指令，利用所述储能蓄电池或直接通过所述变电站快速充电装置对电动车辆进行充电。
5.根据权利要求4所述的基于城市基础设施的电动车辆充电管理系统，其特征在于：所述电源调度软件管理系统还包括：
城市电网峰谷电价设置模块，用于对所在城市电网价格的峰值电价、谷低电价以及阶梯式电价进行预设，并可由充电模式选择模块进行调取；
双向电源模块，用于所述储能蓄电池由电源调度软件管理系统根据充电判断模块、城市电网峰谷电价设置模块及充电模式选择模块的综合指令，进行蓄电池储能还是提供充电能量；
充电模式选择模块，用于接收所述充电判断模块发出的指令和所在城市城市电网峰谷电价设置模块，根据当前电价合理的对负荷的再分配，可以利用夜间所述电动车辆减少的时间或处于夜间电价低的情况下对所述储能蓄电池进行补充电储能；当白天的所述电动车辆用电高峰时，利用所述储能蓄电池的电量对所述电动车辆进行充电。
6.根据权利要求4所述的基于城市基础设施的电动车辆充电管理系统，其特征在于：所述电源调度软件管理系统还包括：
通讯模块，用于通过“Car-to-Car”的通讯方式，使得运行在所述城市基础智能电网区间的所述电动车辆通过与所述电源调度软件管理系统进行通讯；
车辆运行监督模块，用于接收在线运行的电动车辆的位置信息和电量信息，根据接触网上的电流潮流分布，合理的调度分配各车辆的运行或者充电状况，选择车辆在最佳的供电时节及区域，通过所述变电站快速充电装置对所述电动车辆的动力蓄电池组进行充电。
7.根据权利要求4所述的基于城市基础设施的电动车辆充电管理系统，其特征在于：所述电源调度软件管理系统还包括：
快速充电管理模块，用于用户设定和记录充电时间、向所述快速充电装置下达开始充电指令，并把用户充电完成时间要求连同所述快速充电装置上传的相关数据转发至后台服务器。
8.根据权利要求4所述的基于城市基础设施的电动车辆充电管理系统，其特征在于：所述城市基础智能电网包括城市地铁接触网或城市有轨电车接触网或城市超级电容电车接触网或城市无轨电车接触网或城市道路路灯接触网中的至少一种。
9.根据权利要求4所述的基于城市基础设施的电动车辆充电管理系统，其特征在于：所述变电站包括牵引变电站或降压变电站或跟随变电站或城市道路路灯变电站中的至少一种。
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Application publication date: 20160113 Assignee: Hengqin Financial Investment International Finance Leasing Co.,Ltd. Assignor: ZHUHAI TITANS TECHNOLOGY Co.,Ltd. Contract record no.: X2022980021491 Denomination of invention: Electric vehicle charging management method and system based on urban infrastructure Granted publication date: 20190319 License type: Exclusive License Record date: 20221115 |
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Denomination of invention: Electric vehicle charging management method and system based on urban infrastructure Effective date of registration: 20221118 Granted publication date: 20190319 Pledgee: Hengqin Financial Investment International Finance Leasing Co.,Ltd. Pledgor: ZHUHAI TITANS TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022980022396 |
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Granted publication date: 20190319 Pledgee: Hengqin Financial Investment International Finance Leasing Co.,Ltd. Pledgor: ZHUHAI TITANS TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022980022396 |
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Assignee: Hengqin Financial Investment International Finance Leasing Co.,Ltd. Assignor: ZHUHAI TITANS TECHNOLOGY Co.,Ltd. Contract record no.: X2022980021491 Date of cancellation: 20240426 |