CN109624776B - 一种功率共享调配充电站群 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种功率共享调配充电站群，包括多个充电站节点，集控中心、通信中心，每个充电站节点包括通讯模块、控制器、双向DC/DC、光伏电池、燃料电池、AC/DC变换器，所述控制器用于监测充电电动车的数量以及需求充电的功率；校验节点总输出功率和需求充电的总功率；根据校验的结果，判断当前充电站的功率是否满足当前充电站节点，通过集控中心进行功率共享调配。本申请能够在多个充电站之间进行信息共享和功率共享，能够有效保障充电站之间的信息及时调配，保障功率有序稳定输出。

Description

一种功率共享调配充电站群
技术领域
本申请属于新能源充电技术领域，特别涉及一种功率共享调配充电站群。
背景技术
随着电动车的普及，越来越多的人开始使用电动车作为代步工具，然后，现有的充电站或者充电桩不足，造成了对电动车进行大规模普及的限制，未来，逐步实现充电站的大规模普及是势在必行的趋势，然后，在大规模普及充电站后，如何实现局部电力的调配，满足充电站的功率需求，使充电站的功率能够处于饱和状态且在充电高峰时不超出安全限值，这是需要解决的，现有技术中并没有能够很好的解决这些问题。对于大规模的充电站接入某个区域，如何实现充电站群的合理的功率管理，是急需解决的技术难题。
发明内容
为解决上述技术问题：本申请提出一种功率共享调配充电站群，包括多个充电站节点，集控中心、通信中心、每个充电站节点包括通讯模块、控制器、双向DC/DC、光伏电池、燃料电池、AC/DC变换器，所述集控中心通过通信中心与通讯模块进行通讯，将调配信号传输到控制器，所述控制器控制双向DC/DC、AC/DC变换器进行电压变换，以调配充电站内的功率输出；所述控制器用于监测充电电动车的数量以及需求充电的功率；校验节点总输出功率和需求充电的总功率；根据校验的结果，判断当前充电站的功率是否满足当前充电站节点，将判断结果通过所述通讯模块发送到所述通信中心，通过所述通信中心发送到集控中心，通过所述通讯模块共享到邻近充电站集控中心的通讯模块；所述集控中心根据接收到的所述判断结果进行功率调配，所述邻近充电站根据接收到的判断结果以及集控中心的控制指令，进行功率共享调配。
所述的功率共享调配充电站群，所述通信中心包括云平台，所述云平台包括云管理单元和云加密单元；所述云加密单元，用于根据所述云管理单元的控制信息实现对数据的加密和解密。
所述的功率共享调配充电站群，所述控制器包括DSP、ARM。
所述的功率共享调配充电站群，所述充电电动车的数量包括当前连接在充电站的电动车、预约充电的电动车；所述需求充电的功率包括当前充电功率P1和预约充电功率Ppre，所述当前充电功率根据当前充电站的电动车充电的剩余时间以及充电电流进行计算获得，所述预充充电的电动车的需求充电的功率Ppre根据预约的不同车型的平均充电功率Pav及其对应的时间T以及预约充电时间Tpre进行加权获得。
所述的功率共享调配充电站群，所述预约充电的电动车的需求充电的功率Ppre计算方式如下：
Figure 328529DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 491657DEST_PATH_IMAGE002
为不同车型对应的不同系数，为常数，Pav为平均充电功率，T为充电功率为Pav对应的时间，Tpre为车辆的预约充电时间。
所述的功率共享调配充电站群，需求充电的功率Pcharge的计算方式为：
Figure 2273DEST_PATH_IMAGE003
其中，
Figure 844327DEST_PATH_IMAGE004
为预约充电车辆按照预约的方式进行充电的概率，
Figure 301853DEST_PATH_IMAGE005
为预约充电的电动车数量，Ppre为预约充电的电动车的需求充电的功率。
所述的功率共享调配充电站群，所述校验节点总输出功率和需求充电的总功率具体包括：通过差值判断功率需求，计算每个充电站在未来一段时间的总的输出功率，包括电网的输出功率、新能源的发电功率、电动车共享的功率，其计算方式如下：
Figure 585067DEST_PATH_IMAGE006
其中，
Figure 971311DEST_PATH_IMAGE007
为充电站直流母线电压，
Figure 300662DEST_PATH_IMAGE008
是接收到控制命令时第m个电动车的SOC值；
Figure 93037DEST_PATH_IMAGE009
为接收到控制命令时第m个电动车的SOC最小值；
Figure 230757DEST_PATH_IMAGE010
是第m个电动车的最大放电率；
Figure 286438DEST_PATH_IMAGE011
是第m个电动车的容量；t为控制命令的时间间隔；n为电动车的数量；Pg为电网可输出的功率峰值；Ppv为光伏可输出功率的峰值；
所述差值为：
Figure 135708DEST_PATH_IMAGE012
。
所述的功率共享调配充电站群，所述判断具体还包括：设定放电的最大放电电流，判断当前功率下是否满足放电电流值，如果满足则根据集控中心的调配进行放电，如果不满足，则根据集控中心和邻近充电站的调配，从邻近的充电点调度电功率，所述最大放电电流计算方式如下：
Figure 607140DEST_PATH_IMAGE013
其中，Vpcc是电网连接到充电站的电压，取其有效值，Vdc为直流母线电压，i为充电站为电动车充电接口的电流，Ppv为光伏可输出功率的峰值，t为控制命令的时间间隔，
Figure 927263DEST_PATH_IMAGE014
为光伏不发电时对于负载的安全因数。
所述的功率共享调配充电站群，所述进行功率调配具体包括：集控中心根据判断结果，调整各充电站之间的功率输出，实现充电站在可控功率输出和可控电流范围内进行功率输出，当未收到集控中心的调度命令时，反馈信息到邻近充电站，所述邻近充电站根据信息共享，临时调配功率给功率缺额的充电站；所述邻近充电站将共享的功率缺额上报给所述集控中心。
所述的功率共享调配充电站群，每个通讯模块之间通过载波通讯的方式进行信息共享。
本申请能够在多个充电站之间进行信息共享和功率共享，能够有效保障充电站之间的信息及时调配，保障功率有序稳定输出。本申请主要改进点在于能够实现在某个区域进行充电站功率的调配，适应未来大规模使用充电站造成的局部功率不足对电网造成的影响，减少电动车充电时因为充电功率不足而造成的不必要的等待，能够提高充电的效率，减少功率造成的充电站的部稳定因素，提高充电站的安全性能。
附图说明
图1为本发明功率共享调配充电站群示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
如图1所示，为本申请提出一种功率共享调配充电站群，包括多个充电站节点、集控中心、通信中心；每个充电站节点包括通讯模块、控制器、双向DC/DC、光伏电池、燃料电池、AC/DC变换器，所述集控中心通过通信中心与通讯模块进行通讯，将调配信号传输到控制器，所述控制器控制双向DC/DC、AC/DC变换器进行电压变换，以调配充电站内的功率输出；所述控制器用于监测充电电动车的数量以及需求充电的功率；校验节点总输出功率和需求充电的总功率；根据校验的结果，判断当前充电站的功率是否满足当前充电站节点，将判断结果通过所述通讯模块发送到所述通信中心，通过所述通信中心发送到集控中心，通过所述通讯模块共享到邻近充电站集控中心的通讯模块；所述集控中心根据接收到的所述判断结果进行功率调配，所述邻近充电站根据接收到的判断结果以及集控中心的控制指令，进行功率共享调配。通过燃料电池进行紧急燃料的注入，保证临时大负荷的需求。
所述的功率共享调配充电站群，所述通信中心包括云平台，所述云平台包括云管理单元和云加密单元；所述云加密单元，用于根据所述云管理单元的控制信息实现对数据的加密和解密。
所述的功率共享调配充电站群，所述控制器包括DSP、ARM。
所述的功率共享调配充电站群，所述充电电动车的数量包括当前连接在充电站的电动车、预约充电的电动车；所述需求充电的功率包括当前充电功率P1和预约充电功率Ppre，所述当前充电功率根据当前充电站的电动车充电的剩余时间以及充电电流进行计算获得，所述预充充电的电动车的需求充电的功率Ppre根据预约的不同车型的平均充电功率Pav及其对应的时间T以及预约充电时间Tpre进行加权获得。
所述的功率共享调配充电站群，所述预约充电的电动车的需求充电的功率Ppre计算方式如下：
Figure 950583DEST_PATH_IMAGE015
其中，
Figure 988946DEST_PATH_IMAGE002
为不同车型对应的不同系数，为常数，Pav为平均充电功率，T为充电功率为Pav对应的时间，Tpre为车辆的预约充电时间。
所述的功率共享调配充电站群，需求充电的功率Pcharge的计算方式为：
Figure 998490DEST_PATH_IMAGE016
其中，
Figure 736901DEST_PATH_IMAGE017
为预约充电车辆按照预约的方式进行充电的概率，
Figure 134385DEST_PATH_IMAGE018
为预约充电的电动车数量，Ppre为预约充电的电动车的需求充电的功率。
所述的功率共享调配充电站群，所述校验节点总输出功率和需求充电的总功率具体包括：通过差值判断功率需求，计算每个充电站在未来一段时间的总的输出功率，包括电网的输出功率、新能源的发电功率、电动车共享的功率，其计算方式如下：
Figure 332148DEST_PATH_IMAGE019
其中，
Figure 473279DEST_PATH_IMAGE020
为充电站直流母线电压，
Figure 830311DEST_PATH_IMAGE021
是接收到控制命令时第m个电动车的SOC值；
Figure 805220DEST_PATH_IMAGE022
为接收到控制命令时第m个电动车的SOC最小值；
Figure 319641DEST_PATH_IMAGE023
是第m个电动车的最大放电率；
Figure 61201DEST_PATH_IMAGE024
是第m个电动车的容量；t为控制命令的时间间隔；n为电动车的数量；Pg为电网可输出的功率峰值；Ppv为光伏可输出功率的峰值；
所述差值为：
Figure 210422DEST_PATH_IMAGE025
。
所述的功率共享调配充电站群，所述判断具体还包括：设定放电的最大放电电流，判断当前功率下是否满足放电电流值，如果满足则根据集控中心的调配进行放电，如果不满足，则根据集控中心和邻近充电站的调配，从邻近的充电点调度电功率，所述最大放电电流计算方式如下：
Figure 621812DEST_PATH_IMAGE026
其中，Vpcc是电网连接到充电站的电压，取其有效值，Vdc为直流母线电压，i为充电站为电动车充电接口的电流，Ppv为光伏可输出功率的峰值，t为控制命令的时间间隔，
Figure 856484DEST_PATH_IMAGE027
为光伏不发电时对于负载的安全因数。
所述的功率共享调配充电站群，所述进行功率调配具体包括：集控中心根据判断结果，调整各充电站之间的功率输出，实现充电站在可控功率输出和可控电流范围内进行功率输出，当未收到集控中心的调度命令时，反馈信息到邻近充电站，所述邻近充电站根据信息共享，临时调配功率给功率缺额的充电站；所述邻近充电站将共享的功率缺额上报给所述集控中心。
所述的功率共享调配充电站群，每个通讯模块之间通过载波通讯的方式进行信息共享。
本申请能够在多个充电站之间进行信息共享和功率共享，能够有效保障充电站之间的信息及时调配，保障功率有序稳定输出。本申请主要改进点在于能够实现在某个区域进行充电站功率的调配，适应未来大规模使用充电站造成的局部功率不足对电网造成的影响，减少电动车充电时因为充电功率不足而造成的不必要的等待，能够提高充电的效率，减少功率造成的充电站的部稳定因素，提高充电站的安全性能。通过线路进行通信和电力传输的复用，实现信息和功率的共享，通过载波方式进行通讯，能够节约通信成本，同时防止使用无线通信时，干扰车辆之间的通讯，通过不同充电站之间的通讯模块快速通过载波方式进行信息的共享传递，提高信息共享效率，同时合理利用载波线路进行功率共享调配。充分利用光伏能源，补充电网供电的不足，保证清洁能源的安全稳定供应。
通过云计算进行数据加密通讯，使集控中心能有接收和发送安全的信息，保证数据通信和对充电站的控制安全。
本申请在进行功率共享调配时，首先进行信息的多点共享，将信息共享到集控中心和邻近的充电站，进行两步调配，首先根据集控中心的实时调配进行功率预测性调配，当功率未满足要求时，又未收到集控中心的进一步调配时，紧急调用邻近充电站的电能，使充电站能够快速满足功率需求，且，通过电流校验，防止在功率调配时，电流过大导致发热过大，损害充电站的设备性能，同时，由于充电站设置光伏等新能源，在进行充电电流计算时，还考虑在夜间光伏发电失去发电效率时，负载充电对于充电的安全影响；进行预测性的考虑预约车辆造成的功率变动，且考虑预约车辆时还考虑预约车辆未按照实际预约进行充电的概率，提高预约车辆对功率影响的准确性，通过信息的及时共享，使充电站的功率贡献更加及时，使充电站功率调配更加合理。

Claims (4)

1.一种功率共享调配充电站群，包括多个充电站节点、集控中心、通信中心；其特征在于，每个充电站节点包括通讯模块、控制器、双向DC/DC、光伏电池、燃料电池、AC/DC变换器，所述集控中心通过通信中心与通讯模块进行通讯，将调配信号传输到控制器，所述控制器控制双向DC/DC、AC/DC变换器进行电压变换，以调配充电站内的功率输出；所述控制器用于监测充电电动车的数量以及需求充电的功率；校验节点总输出功率和需求充电的总功率；根据校验的结果，判断当前充电站的功率是否满足当前充电站节点，将判断结果通过所述通讯模块发送到所述通信中心，通过所述通信中心发送到集控中心，通过所述通讯模块共享到邻近充电站集控中心的通讯模块；所述集控中心根据接收到的所述判断结果进行功率调配，所述邻近充电站根据接收到的判断结果以及集控中心的控制指令，进行功率共享调配；所述充电电动车的数量包括当前连接在充电站的电动车、预约充电的电动车；所述需求充电的功率包括当前充电功率P1和预约充电功率Ppre，所述当前充电功率根据当前充电站的电动车充电的剩余时间以及充电电流进行计算获得，所述预约充电的电动车的需求充电的功率Ppre根据预约的不同车型的平均充电功率Pav及其对应的时间T以及预约充电时间Tpre进行加权获得；
所述预约充电的电动车的需求充电的功率Ppre计算方式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 97408DEST_PATH_IMAGE002
为不同车型对应的不同系数，为常数，Pav为平均充电功率，T为充电功率为Pav对应的时间，Tpre为车辆的预约充电时间；
需求充电的功率Pcharge的计算方式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
其中，
Figure 811287DEST_PATH_IMAGE004
为预约充电车辆按照预约的方式进行充电的概率，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为预约充电的电动车数量，Ppre为预约充电的电动车的需求充电的功率；
所述进行功率共享调配具体包括：集控中心根据判断结果，调整各充电站之间的功率输出，实现充电站在可控功率输出和可控电流范围内进行功率输出，当未收到集控中心的调度命令时，反馈信息到邻近充电站，所述邻近充电站根据信息共享，临时调配功率给功率缺额的充电站；所述邻近充电站将共享的功率缺额上报给所述集控中心。
2.如权利要求1所述的功率共享调配充电站群，其特征在于，所述通信中心包括云平台，所述云平台包括云管理单元和云加密单元；所述云加密单元，用于根据所述云管理单元的控制信息实现对数据的加密和解密。
3.如权利要求1所述的功率共享调配充电站群，其特征在于，所述控制器包括DSP、ARM。
4.如权利要求1所述的功率共享调配充电站群，其特征在于，每个通讯模块之间通过载波通讯的方式进行信息共享。
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