CN108382219A - 一种光伏充电站控制系统及其控制方法 - Google Patents

一种光伏充电站控制系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及光伏充电领域，尤其涉及一种光伏充电站控制系统及其控制方法，其不同之处在于：所述控制系统包括中央处理单元、远程云平台、通信单元、数据存储单元、显示单元、GPS定位单元、手持终端；所述通信单元包括：保持设备与中央处理单元之间的数据双向通信的第一通信单元、保持中央处理单元与远程云平台之间的数据双向通信的第二通信单元、保持中央处理单元和手持终端之间的数据双向通信的第三通信单元，所述第一通信单元包括：RS485通信模块、Ethernet通信模块、CAN通信模块；所述控制方法通过价格调节机制吸引用户进行车辆充电。本发明成本低、监管效率高、保证了电网质量和安全。

Description

一种光伏充电站控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及光伏充电领域，尤其涉及一种光伏充电站控制系统及其控制方法。
背景技术
目前，国家大力推进发展新能源汽车，提倡使用清洁能源，降低排放；我国的新能源汽车主要是电动汽车，使用过程中需要安装充电桩对电动汽车进行充电，而传统的电力来源主要是火力发电，火电本身不是清洁能源，因此，光伏充电站这种通过光伏发电来提供电力供充电桩为电动汽车充电，是目前倡导的一种清洁能源使用方式，既能节能减排，又能对电网起到削峰填谷的作用；
一般情况下，光伏充电站包括用于进行光伏发电的光伏发电设备、用于将直流电转化为符合电网质量要求的交流电的逆变器、用于监测并采集光伏充电站环境数据的环境监测设备、用于采集光伏充电站发电数据及用电数据的双向电表、及用于对电动汽车进行充电的充电桩；光伏发电设备为太阳能源电池板；光伏充电站通过建设专门的监控中心对光伏发电设备及发电过程进行监控管理，充电站一般都是靠人工进行管理或者通过网络与后台充电站监控系统进行通信从而实现充电站内充电桩的监控，但是没有一个既能对光伏发电设备进行监控，又能对充电站内充电桩进行信息监控及控制的系统；同时，用户汽车的充电时间与充电桩之间缺乏充电协调，用户并不能意识到在光伏发电高峰进行充电消费，充电站的控制系统服务功能不完善且存在着单一的计量收费机制，资源浪费且成本较高；
鉴于此，为克服以上技术缺陷，提供一种光伏充电站控制系统及其控制方法成为本领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种光伏充电站控制系统及其控制方法，成本低、监管效率高、保证了电网质量和安全。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：一种光伏充电站控制系统，其不同之处在于，其包括：
中央处理单元，用于计算及处理光伏充电站中的设备数据；
远程云平台，根据中央处理单元计算及处理后的设备数据产生用于监控光伏充电站运行的数据信息和用于控制设备充电的控制指令；
通信单元，用于实现设备、中央处理单元及远程云平台三者间的数据通信；所述通信单元包括：保持设备与中央处理单元之间的数据双向通信的第一通信单元和保持中央处理单元与远程云平台之间的数据双向通信的第二通信单元；第一通信单元采集设备数据后传输至中央处理单元用以计算处理，第二通信单元将中央处理单元计算处理后的设备数据传输至远程云平台用以产生数据信息和控制指令，并将远程云平台产生的数据信息和控制指令返回给中央处理单元，第一通信单元将中央处理单元获得的控制指令返回给设备；
数据存储单元，连接于中央处理单元用于存储、追溯及还原数据；以及
显示单元，连接于中央处理单元用于展示远程云平台返回至中央处理单元的数据信息。
按以上方案，所述设备包括：逆变器、电表、环境监测设备、充电桩；所述设备数据包括：逆变器及电表数据、环境检测设备数据、充电桩数据；所述数据信息包括：根据逆变器及电表数据获得的光伏充电站发电及用电信息，根据环境监测设备数据获得的光伏充电站的环境信息，根据充电桩数据获得的充电桩使用及运行信息、用户车辆及用户终端信息。
按以上方案，所述第一通信单元包括：RS485通信模块、Ethernet通信模块、CAN通信模块；其中，所述RS485通信模块用于完成逆变器及电表数据的采集及控制、所述Ethernet通信模块用于完成环境监测设备数据的采集、所述CAN通信模块用于完成充电桩数据的采集及控制；所述第二通信单元为4G通信模块。
按以上方案，所述控制系统还包括连接于中央处理单元对光伏充电站进行定位的GPS定位单元。
按以上方案，所述数据信息还包括根据GPS定位单元获得的光伏充电站定位信息。
按以上方案，所述控制系统还包括连接于中央处理单元的手持终端。
按以上方案，所述通信单元还包括保持中央处理单元和手持终端之间的数据双向通信的第三通信单元；所述第三通信单元为蓝牙通信模块。
一种光伏充电站控制系统的控制方法，其不同之处在于，其步骤为：
步骤A：采集光伏充电站中的设备数据并传输至中央处理单元，中央处理单元对设备数据进行计算及处理；
步骤B：将处理后的设备数据传输至远程云平台，远程云平台产生用于监控光伏充电站运行的数据信息和用于控制设备充电的控制指令，将远程云平台产生的数据信息传输至中央处理单元；当充电桩充电功率小于光伏发电功率时，远程云平台向用户车辆推送充电优惠信息；
步骤C：显示单元对中央处理单元中的数据信息进行展示；
步骤D：当无电动汽车使用充电桩时，控制系统运行结束；当有电动汽车使用充电桩时，执行步骤E；
步骤E：根据充电结算记录对用户车辆进行充电控制，充电完成后，执行步骤F；
步骤F：根据是否有充电优惠信息对用户车辆进行充电结算，具体为：判断用户车辆是否有充电优惠信息，若有充电优惠信息，则根据充电优惠信息进行结算，若没有充电优惠信息，则按正常电价进行结算；结算完成后，系统运行结束。
按以上方案，所述步骤E中充电控制的具体步骤为：用户车辆来充电时，判断用户车辆是否有未结算记录；若没有未结算清单，远程云平台向充电桩发送充电控制指令，充电桩开始对用户车辆充电；若有未结算清单，则远程云平台向充电桩发送不充电控制指令，并且远程云平台向用户终端发送缴费提醒通知，当用户将欠费缴清后，远程云平台向充电桩发送充电控制指令，充电桩开始对用户车辆充电。
按以上方案，所述充电优惠信息包括：优惠时段和该优惠时段的优惠电价。
由上述方案，本发明为一种光伏充电站控制系统及其控制方法，对光伏发电设备及发电过程进行监控管理，同时对充电站内充电桩进行信息监控及控制，无需人值守，成本低；同时，针对光伏发电“自发自用、余电上网”的原则，针对光伏发电数据和充电桩运行数据的分析，采取主动向用户发送特定时段充电优惠信息的价格调节机制，促进用户可以在光伏发电高峰进行充电消费，从而可以降低成本、节约资源，同时保证电网的质量和安全，提高监管效率。
附图说明
图1为本发明实施例控制系统的整体结构示意图；
图2为本发明实施例控制方法的流程示意图；
其中：1-中央处理单元、2-远程云平台、3-通信单元（301-第一通信单元、302-第二通信单元、303-第三通信单元）、4-数据存储单元、5-显示单元、6-GPS定位单元、7-手持终端。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
请参考图1和图2，本发明为一种光伏充电站控制系统及其控制方法；
图1示出了本发明实施例控制系统的整体结构示意图，所述控制系统包括：用于计算及处理光伏充电站中设备数据的中央处理单元1、用于产生数据信息和控制指令的远程云平台2、用于实现设备、中央处理单元1及远程云平台2三者间数据通信的通信单元3、用于存储、追溯及还原数据的数据存储单元4、用于展示数据信息的显示单元5、用于对光伏充电站进行定位的GPS定位单元6、用于用户就地进行充电控制的手持终端7。
所述中央处理单元1采用OMAPL138处理器，该处理器基于ARM+DSP的双内核微处理器架构，用于计算及处理光伏充电站中的设备数据，所述光伏充电站中的设备包括：环境监测设备、逆变器、电表、充电桩，所述逆变器连接于太阳能电池板，所述电表为双向智能电表；所述设备数据包括：环境检测设备数据、逆变器及电表数据、充电桩数据。
所述远程云平台2，根据中央处理单元1计算及处理后的数据产生用于监控光伏充电站运行的数据信息和用于控制设备充电的控制指令；所述数据信息包括：根据逆变器及电表数据获得的光伏充电站发电及用电信息，根据环境监测设备数据获得的光伏充电站的环境信息，根据充电桩数据获得的充电桩使用及运行信息、用户车辆及用户终端信息。
通信单元3，用于实现设备、中央处理单元1及远程云平台2三者间的数据通信；所述通信单元3包括：保持设备与中央处理单元1之间的数据双向通信的第一通信单元301、保持中央处理单元1与远程云平台2之间的数据双向通信的第二通信单元302、保持中央处理单元1和手持终端7之间的数据双向通信的第三通信单元303；所述第一通信单元301包括：RS485通信模块、Ethernet通信模块、CAN通信模块；所述第二通信单元302为4G通信模块，4G通信模块通过移动运营商网络无线传输光伏充电站内中央处理单元1中各设备数据到远程云平台2，并接收远程云平台2下发的各种用于监控光伏充电站运行的数据信息和用于控制设备充电的控制指令并返回至中央处理单元1；第三通信单元303为蓝牙通信模块；第一通信单元301采集设备数据后传输至中央处理单元1用以计算处理，第二通信单元302将中央处理单元1计算处理后的设备数据传输至远程云平台2用以产生数据信息和控制指令，并将远程云平台2产生的数据信息和控制指令返回给中央处理单元1，第一通信单元301将中央处理单元1获得的控制指令返回给设备；
第一通信单元301中的RS485通信模块用于完成光伏充电站内逆变器及电表数据的采集及控制，包括光伏充电站逆变器数据采集及控制、光伏充电站发电及用电双向电表数据采集以及充电桩计量电表数据采集；采集的数据通过4G通信模块无线传输至远程云平台2，远程云平台2产生光伏充电站发电及用电信息；4G通信模块在接收到远程云平台2下发的逆变器控制指令后传输给中央处理单元1，中央处理单元1通过RS485通信模块将控制指令下发给逆变器，从而控制逆变器的工作模式及状态；
第一通信单元301中的Ethernet通信模块支持10M/100MBps以太网，用于完成光伏充电站内环境监测设备数据的采集；采集至中央处理单元1的环境监测设备数据通过4G通信模块无线传输至远程云平台2，远程云平台2产生光伏充电站的环境信息并通过4G通信模块返回至中央处理单元1；
第一通信单元301中的CAN通信模块完成光伏充电站内充电桩数据的采集及控制，采集至中央处理单元1的充电桩数据通过4G通信模块无线传输至远程云平台2，远程云平台2产生光伏充电站内充电桩使用及运行信息、用户车辆及用户终端信息，同时产生用于控制充电桩是否进行充电的控制指令，并通过4G通信模块将远程云平台2充电桩使用及运行信息及下发的充电桩控制指令返回至中央处理单元1，通过CAN通信模块将控制指令下发给对应的充电桩，从而实现充电桩的充电控制功能。
GPS定位单元6连接于中央处理单元1，完成光伏充电站的地理位置信息定位，GPS定位单元6获得的数据通过4G通信模块无线传输至远程云平台2，远程云平台2产生对光伏充电站进行定位的定位信息并通过4G通信模块返回至中央处理单元1。
显示单元5为接于中央处理单元1的液晶显示装置，用于展示远程云平台2返回至中央处理单元1进行光伏充电站数据采集及控制的数据信息，用于光伏充电站信息的人机交互；远程云平台2产生并通过4G通信模块返回至中央处理单元1的光伏充电站发电及用电信息、光伏充电站的环境信息、充电桩使用及运行信息、光伏充电站的定位信息等数据信息均通过显示单元5被显示。
数据存储单元4连接于中央处理单元1，进行光伏充电站数据采集及控制系统采集及处理数据的历史存储，用于进行历史数据追溯及还原。
所述控制系统还包括对用户就地进行充电控制的手持终端7，设备数据在被采集、处理、存储后可以被传输至手持终端7，手持终端7可以发送控制指令实现对光伏充电站内充电桩的充电控制，实现光伏充电站的远程监控管理；
所述第三通信单元303为蓝牙通信模块，蓝牙通信模块通过蓝牙连接完成系统内数据的无线信息通信传输，保持中央处理单元1和上述手持终端7之间的数据双向通信。
本发明实施例还提出一种光伏充电站控制系统的控制方法，其特征在于，其步骤为：
步骤A：采集光伏充电站中的设备数据并传输至中央处理单元1，中央处理单元1对设备数据进行计算及处理；所述设备数据包括逆变器及电表数据、环境监测设备数据、充电桩数据；
步骤B：将处理后的设备数据传输至远程云平台2，远程云平台2产生用于监控光伏充电站运行的数据信息和用于控制设备充电的控制指令，将远程云平台2产生的数据信息传输至中央处理单元1；当充电桩充电功率小于光伏发电功率时，即光伏发电量较大、但充电桩使用率较低的情况下，远程云平台2向用户车辆推送充电优惠信息；所述充电优惠信息包括：优惠时段和该优惠时段的优惠电价；
步骤C：显示单元5对中央处理单元1中的数据信息进行展示；
步骤D：当无电动汽车使用充电桩时，控制系统运行结束；当有电动汽车使用充电桩时，执行步骤E；
步骤E：根据充电结算记录对用户车辆进行充电控制，具体为：用户车辆来充电时，判断用户车辆是否有未结算记录；若没有未结算清单，远程云平台2向充电桩发送充电控制指令，充电桩开始对用户车辆充电；若有未结算清单，则远程云平台2向充电桩发送不充电控制指令，并且远程云平台2向用户终端发送缴费提醒通知，当用户将欠费缴清后，远程云平台2向充电桩发送充电控制指令，充电桩开始对用户车辆充电；充电完成后，执行步骤F；
步骤F：根据是否有充电优惠信息对用户车辆进行充电结算，具体为：判断用户车辆是否被推送过充电优惠信息，若有充电优惠信息，则根据充电优惠信息进行结算，若没有充电优惠信息，则按正常电价进行结算；结算完成后，系统运行结束。
在步骤A中，在有电动汽车使用充电桩充电的情况下，充电桩数据中包括用户车辆信息和用户终端信息，因此车辆信息及使用者信息被记录并上传至远程云平台2。
本发明实施例的优点为：本发明控制系统取代原先的光伏监控系统和充电站监控系统，实现了对光伏发电设备及充电设备的信息监控管理及控制，无需人值守，成本低；考虑充电站内系统设备的间隔较远，电磁环境复杂的情况，结合CAN总线通信距离长、支持多主控制、抗干扰性好、数据传输速度快的特点，控制系统采用CAN总线作为中央处理单元1和充电桩之间的通信总线；
同时，本发明针对光伏发电“自发自用、余电上网”的原则，在光伏发电高峰且充电站闲置率较高的情况下，针对光伏发电数据和充电桩运行数据的分析，采取在光伏发电高峰期间主动向用户发送特定时段充电优惠信息的价格调节机制，解决了用户车辆的充电时间与充电桩之间的充电协调问题，促进用户在光伏发电高峰进行充电消费，保证光伏所发电力被充电站充分消纳，满足光伏发电“自发自用、余电上网”的原则，从而可以降低成本、节约资源，同时保证电网的质量和安全，提高监测管理效率。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种光伏充电站控制系统，其特征在于，其包括：
中央处理单元，用于计算及处理光伏充电站中的设备数据；
远程云平台，根据中央处理单元计算及处理后的设备数据产生用于监控光伏充电站运行的数据信息和用于控制设备充电的控制指令；
通信单元，用于实现设备、中央处理单元及远程云平台三者间的数据通信；所述通信单元包括：保持设备与中央处理单元之间的数据双向通信的第一通信单元和保持中央处理单元与远程云平台之间的数据双向通信的第二通信单元；第一通信单元采集设备数据后传输至中央处理单元用以计算处理，第二通信单元将中央处理单元计算处理后的设备数据传输至远程云平台用以产生数据信息和控制指令，并将远程云平台产生的数据信息和控制指令返回给中央处理单元，第一通信单元将中央处理单元获得的控制指令返回给设备；
数据存储单元，连接于中央处理单元用于存储、追溯及还原数据；以及
显示单元，连接于中央处理单元用于展示远程云平台返回至中央处理单元的数据信息。
2.根据权利要求1所述的光伏充电站控制系统，其特征在于：所述设备包括：逆变器、电表、环境监测设备、充电桩；所述设备数据包括：逆变器及电表数据、环境检测设备数据、充电桩数据；所述数据信息包括：根据逆变器及电表数据获得的光伏充电站发电及用电信息，根据环境监测设备数据获得的光伏充电站的环境信息，根据充电桩数据获得的充电桩使用及运行信息、用户车辆及用户终端信息。
3.根据权利要求2所述的光伏充电站控制系统，其特征在于：所述第一通信单元包括：RS485通信模块、Ethernet通信模块、CAN通信模块；其中，所述RS485通信模块用于完成逆变器及电表数据的采集及控制、所述Ethernet通信模块用于完成环境监测设备数据的采集、所述CAN通信模块用于完成充电桩数据的采集及控制；所述第二通信单元为4G通信模块。
4.根据权利要求1所述的光伏充电站控制系统，其特征在于：所述控制系统还包括连接于中央处理单元对光伏充电站进行定位的GPS定位单元。
5.根据权利要求4所述的光伏充电站控制系统，其特征在于：所述数据信息还包括根据GPS定位单元获得的光伏充电站定位信息。
6.根据权利要求1所述的光伏充电站控制系统，其特征在于：所述控制系统还包括连接于中央处理单元的手持终端。
7.根据权利要求6所述的光伏充电站控制系统，其特征在于：所述通信单元还包括保持中央处理单元和手持终端之间的数据双向通信的第三通信单元；所述第三通信单元为蓝牙通信模块。
8.一种光伏充电站控制系统的控制方法，其特征在于，其步骤为：
步骤A：采集光伏充电站中的设备数据并传输至中央处理单元，中央处理单元对设备数据进行计算及处理；
步骤B：将处理后的设备数据传输至远程云平台，远程云平台产生用于监控光伏充电站运行的数据信息和用于控制设备充电的控制指令，将远程云平台产生的数据信息传输至中央处理单元；当充电桩充电功率小于光伏发电功率时，远程云平台向用户车辆推送充电优惠信息；
步骤C：显示单元对中央处理单元中的数据信息进行展示；
步骤D：当无电动汽车使用充电桩时，控制系统运行结束；当有电动汽车使用充电桩时，执行步骤E；
步骤E：根据充电结算记录对用户车辆进行充电控制，充电完成后，执行步骤F；
步骤F：根据是否有充电优惠信息对用户车辆进行充电结算，具体为：判断用户车辆是否有充电优惠信息，若有充电优惠信息，则根据充电优惠信息进行结算，若没有充电优惠信息，则按正常电价进行结算；结算完成后，系统运行结束。
9.根据权利要求8所述的光伏充电站控制系统的控制方法，其特征在于：所述步骤E中充电控制的具体步骤为：用户车辆来充电时，判断用户车辆是否有未结算记录；若没有未结算清单，远程云平台向充电桩发送充电控制指令，充电桩开始对用户车辆充电；若有未结算清单，则远程云平台向充电桩发送不充电控制指令，并且远程云平台向用户终端发送缴费提醒通知，当用户将欠费缴清后，远程云平台向充电桩发送充电控制指令，充电桩开始对用户车辆充电。
10.根据权利要求8所述的光伏充电站控制系统的控制方法，其特征在于：所述充电优惠信息包括：优惠时段和该优惠时段的优惠电价。
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