CN106340928B

CN106340928B - 一种基于云计算平台的充电桩系统

Info

Publication number: CN106340928B
Application number: CN201610882306.3A
Authority: CN
Inventors: 王晓敏; 徐菊锋
Original assignee: Suzhou Pasipo Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Pasipo Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2016-10-10
Filing date: 2016-10-10
Publication date: 2017-07-18
Anticipated expiration: 2036-10-10
Also published as: CN106340928A

Abstract

本发明涉及一种基于云计算平台的充电桩系统，该系统对同一供电区域内的多个居民小区内的充电桩进行充电管理，每个居民小区具有充电桩管理平台和多个充电桩，云计算平台通过对区域内用电信息的收集和计算，为每个充电桩分配充电功率，充电桩管理平台根据分配结果进行充电桩的充电管理。本发明由云计算平台对充电桩进行智能控制，实现了电网负荷水平的稳定和线路负载率均衡。

Description

一种基于云计算平台的充电桩系统

【技术领域】

本发明属于充电桩和计算机领域，涉及充电桩的充电管理，尤其涉及一种基于云计算平台的充电桩系统。

【背景技术】

近年来，随着新能源技术的发展，新能源汽车，尤其是电动汽车已经开始进入家庭。根据中国电动汽车的现状和国家对新能源的发展规划，私人电动汽车将在未来私人汽车市场中占据很大的比例。而随着私人电动汽车市场的扩大，充电桩将成为未来居民小区中必备的公用设备。

然而，在居民小区中布设大量的充电桩将对现有的电网基础设施发生冲击，电动汽车不规则的并网充电会加剧现有电网的负荷峰谷差，如果在用电高峰期间，大量电动汽车并网充电将给现有的电网带来严重的负荷压力和电能质量影响，如果不对其进行控制，将导致区域配变和线路过载，大大降低配网运行的经济性、安全性和可靠性。

现在已经有一些居民小区开始布设充电桩，但是布设过程通常都并没有考虑上述问题，完全依赖于现有电网自身的调节能力。因此，亟需一种新的充电桩系统，可以对充电桩的充电进行控制，从而能够实现居民小区的电网负荷水平的稳定和线路负载率均衡。

【发明内容】

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种基于云计算平台的充电桩系统。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于云计算平台的充电桩系统，所述系统应用于同一供电区域内，包括云计算平台、充电桩管理平台和充电桩，

所述充电桩安装于该供电区域内的各个居民小区内，用于为电动汽车充电；每个居民小区内设置一个所述充电桩管理平台，用于对本居民小区内的充电桩进行管理，以及根据所述云计算平台所分配的充电策略进行充电桩管理。

所述云计算平台用于收集该供电区域内的用电信息，以及供电区域内各个居民小区充电桩的当前使用情况，根据历史用电信息周期性地预估各个居民小区的用电负荷，从而确定每个居民小区充电桩可输出的功率。

进一步地，所述云计算平台通过下列步骤分配充电桩的充电功率：

1)所述云计算平台在每天0点时，预估在未来一天内的每个小时时段，整个供电区域内所有充电桩的可用负荷功率F_i(1≤i≤23)，即：

其中K是一个电量保留系数，满足K<1，F_i是在未来一天里从i点到i+1点的所有充电桩的可用负荷功率，P_max是该供电区域的最大可承受用电负荷，P_i是过去M天内i点到i+1点的该供电区域的平均用电负荷，C[j,i]表示第j个居民小区过去M天内i点到i+1点的平均充电桩用电负荷，N为居民小区的数量；

2)所述充电桩管理平台获取本居民小区内所有充电桩状态，每隔预定时间将获取的充电桩状态发送给云计算平台；

3)所述云计算平台每隔预定时间，根据接收到的所有充电桩状态，为每个接入电动汽车的充电桩分配充电功率，其中各个充电桩所分配的充电功率之和不超过当前时段的所有充电桩可用负荷功率；

4)所述云计算平台将充电功率分配信息发送给相应的充电桩管理平台，所述充电桩管理平台根据该充电功率分配信息，控制每个充电桩的充电功率。

进一步地，所述步骤3中，为每个充电桩分配充电功率的具体方法如下：

3.1)所述云计算平台根据每个接入的电动汽车的电量比例，为相应的每个充电桩分配最大可承受的充电功率；

3.2)根据步骤3.1的分配结果，所述云计算平台计算所有充电桩的充电功率之和T，判断该功率之和T是否超过了当前时段的所有充电桩可用负荷功率F_i，如果不超过，则步骤3.1的分配结果为最后的分配结果，分配结束，否则继续下述步骤；

3.3)所述云计算平台对步骤3.1的分配结果进行调整，使得调整后的充电功率之和不超过当前时段的所有充电桩可用负荷功率。

进一步地，所述步骤3.3中，对分配结果进行调整的方法是按照相同的比例对分配的充电功率进行削减，所述比例为Fi/T，即将步骤3.1分配的每个充电功率都乘以该比例作为调整结果。

进一步地，所述步骤3.3中，对分配结果进行调整的方法是将所有电量比例超过80％的电动汽车的充电功率设为0，判断剩下的充电功率之和是否还超过Fi，如果不超过，则调整完毕，如果仍然超过，再按照相同比例对剩下的充电桩的充电功率进行削减，以使得充电功率之和不超过Fi。

优选的，M＝20。

优选的，K＝0.9。

优选的，所述步骤2和3中的预定时间都为一分钟。

本发明的有益效果包括：由云计算平台对充电桩进行智能控制，实现了电网负荷水平的稳定和线路负载率均衡。。

【附图说明】

此处所说明的附图是用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1是本发明基于云计算平台的充电桩系统结构图。

【具体实施方式】

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

参见附图1，其示出了本发明基于云计算平台的充电桩系统的结构图，本发明的充电桩系统是应用于同一个配电网下，一般而言，其指的是由同一个变电站供电的区域。本发明的云计算平台可以设置在该变电站内，也可以单独设置。在该供电区域内包括多个居民小区，具体的小区划分可以根据电网实际结构而确定，本发明对此不作限制。每个居民小区内可以设置多个充电桩，用于给小区内停靠的电动汽车充电，每个居民小区内还具有一个充电桩管理平台，用于对本小区内的充电桩进行管理，以及进一步地根据云计算平台所分配的充电策略进行充电桩管理。

所述云计算平台用于收集供电区域内用电信息，以及供电区域内各个居民小区充电桩的当前使用情况，根据历史用电信息周期性地预估各个居民小区的用电负荷，从而确定每个居民小区充电桩可输出的功率。下面是对云计算过程的详细说明。

所述云计算平台中预先存储了了该供电区域的最大可承受用电负荷P_max。对于一个变电站的供电区域而言，其可以承受的最大用电负荷是一定的，也就是该变电站的最大输出功率P_max。同时，所述云计算平台实时收集该供电区域的实际用电负荷，由于用电负荷的起伏通常是和一天内的时间相关的，因此所述云计算平台根据收集的信息按照小时计算该供电区域的用电负荷，即从一天的0点到24点，计算每个小时的用电负荷。在此基础上，云计算平台可以依据历史用电信息，计算每个小时时段的平均用电负荷，具体地，可以计算过去M天内每个小时时段的平均用电负荷P₀，P₁，……，P₂₃。其中P₀表示过去M天内0点到1点的平均用电负荷，P₁表示过去M天内1点到2点的平均用电负荷，以此类推。M是一个预先定义的数值，为了尽量准确估计未来一天内的用电负荷，M不能太大，优选的，M＝20。

除了对整个供电区域进行计算外，云计算平台同样还对每个居民小区进行用电负荷的计算。设该供电区域内共有N个配置了充电桩和充电桩管理平台的居民小区，所述云计算平台实时收集这些居民小区的用电信息，并计算其基础用电负荷和充电桩用电负荷，所述基础用电负荷指的是居民小区内除了充电桩以外的用电负荷。与上述供电区域类似，云计算平台同样依据历史用电信息，计算过去M天内每个小时时段每个居民小区的平均基础用电负荷和平均充电桩用电负荷。对于第i个居民小区而言，其过去M天每个小时时段的平均基础用电负荷记为P[i,0]，P[i,1]，……，P[i,23]，平均充电桩用电负荷记为C[i,0]，C[i,1]，……，C[i,23]。其中，P[i,0]和C[i,0]分别表示第i个居民小区过去M天内0点到1点的平均基础用电负荷和平均充电桩用电负荷，P[i,1]和C[i,1]表示第i个居民小区过去M天内1点到2点的平均用电负荷，以此类推。

研究表明，居民小区的基础用电负荷通常是规律性的变化，但是充电桩的用电负荷却是分散的、不规则的。因此，本发明基于基础用电负荷来推算和分配可用的充电桩负荷，具体的方法如下：

1)所述云计算平台在每天0点时，根据收集的信息进行预估计算，首先预估在新的一天里的每个小时时段，整个供电区域内所有充电桩可用的总负荷F_i(1≤i≤23)，即：

其中K是一个电量保留系数，满足K<1，目的是为了给电网保留一定量的负荷能力，以应对意外情况。优选的，K＝0.9。这里计算出来的F_i就是在未来一天里从i点到i+1点的所有充电桩的可用负荷功率，例如，F₀是从0点到1点的区域内所有充电桩可用负荷功率。

2)每个居民小区的充电桩管理平台可以监视本小区内所有充电桩状态，所述充电桩状态包括其是否接入了电动汽车，以及所接入的电动汽车当前的电量比例，每隔一定时间(例如一分钟)，充电桩管理平台就将获取的充电桩状态发送给云计算平台。

3)所述云计算平台同样每隔一定时间(例如一分钟)，根据接收到的所有充电桩状态，为每个接入电动汽车的充电桩分配充电功率。并且各个充电桩所分配的充电功率之和不超过当前时段的所有充电桩可用负荷功率F_i。

上述步骤3中，所述云计算平台根据接收到的所有充电桩状态进行计算，为每个充电桩分配充电功率。具体的分配方法如下：

3.1)首先，充电功率的分配和电动汽车的电量比例有关，例如，一般而言，为了保护电池，电池的当前电量比例超过80％后，就应当降低充电电流，而在80％以下时，就可以大电流充电。因此，云计算平台先根据每个接入的电动汽车的电量比例，为每个充电桩分配最大可承受的充电功率。

3.2)根据步骤3.1的分配结果，云计算平台计算所有充电桩的充电功率之和T，判断该功率之和T是否超过了当前时段的所有充电桩可用负荷功率F_i，如果不超过，则步骤3.1的分配结果就是最后的分配结果，分配结束，否则继续下述步骤。

3.3)云计算平台对步骤3.1的分配结果进行调整，使得调整后的充电功率之和不超过当前时段的所有充电桩可用负荷功率。

具体的调整方法可以有多种方式，一种方式是按照相同的比例对分配的充电功率进行削减，比例可以是F_i/T，即将步骤3.1分配的每个充电功率都乘以该比例，削减后的充电功率之和就刚好为F_i。

另一种调整方式可以按照不同的比例削减，例如将所有电量比例超过80％的电动汽车的充电功率设为0(即暂停电量80％以上的电动汽车的充电)，判断剩下的充电功率之和是否还超过F_i，如果不超过，则这个结果就是调整结果，如果仍然超过，再按照相同比例对剩下的充电桩的充电功率进行削减，以最终使得充电功率之和不超过F_i。以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims

1.一种基于云计算平台的充电桩系统，其特征在于，所述系统应用于同一供电区域内，包括云计算平台、充电桩管理平台和充电桩，

所述充电桩安装于该供电区域内的各个居民小区内，用于为电动汽车充电；每个居民小区内设置一个所述充电桩管理平台，用于对本居民小区内的充电桩进行管理，以及根据所述云计算平台所分配的充电策略进行充电桩管理；

所述云计算平台用于收集该供电区域内的用电信息，以及供电区域内各个居民小区充电桩的当前使用情况，根据历史用电信息周期性地预估各个居民小区的用电负荷，从而确定每个居民小区充电桩可输出的功率；

所述云计算平台通过下列步骤分配充电桩的充电功率：

1)所述云计算平台在每天0点时，预估在未来一天内的每个小时时段，整个供电区域内所有充电桩的可用负荷功率F_i，1≤i≤23，即：

2.根据权利要求1所述的基于云计算平台的充电桩系统，其特征在于，所述步骤3)中，为每个充电桩分配充电功率的具体方法如下：

3.2)根据步骤3.1)的分配结果，所述云计算平台计算所有充电桩的充电功率之和T，判断该功率之和T是否超过了当前时段的所有充电桩可用负荷功率F_i，如果不超过，则步骤3.1)的分配结果为最后的分配结果，分配结束，否则继续下述步骤；

3.3)所述云计算平台对步骤3.1)的分配结果进行调整，使得调整后的充电功率之和不超过当前时段的所有充电桩可用负荷功率。

3.根据权利要求2所述的基于云计算平台的充电桩系统，其特征在于，所述步骤3.3)中，对分配结果进行调整的方法是按照相同的比例对分配的充电功率进行削减，所述比例为F_i/T，即将步骤3.1)分配的每个充电功率都乘以该比例作为调整结果。

4.根据权利要求2所述的基于云计算平台的充电桩系统，其特征在于，所述步骤3.3)中，对分配结果进行调整的方法是将所有电量比例超过80％的电动汽车的充电功率设为0，判断剩下的充电功率之和是否还超过F_i，如果不超过，则调整完毕，如果仍然超过，再按照相同比例对剩下的充电桩的充电功率进行削减，以使得充电功率之和不超过F_i。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的基于云计算平台的充电桩系统，其特征在于，M＝20。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的基于云计算平台的充电桩系统，其特征在于，K＝0.9。

7.根据权利要求1所述的基于云计算平台的充电桩系统，其特征在于，所述步骤2)和3)中的预定时间都为一分钟。