CN111038292A - 一种基于新能源电动车的智能微网生态系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于新能源电动车的智能微网生态系统。所述基于新能源电动车的智能微网生态系统包括用户端、车库管理端、充放电管理端、停车机器人、自动充放电装置、新能源发电端、智能微网中央调度端、第一开关端、云管理端和外部配电网，所述云管理端通过通信连接与所述用户端、所述车库管理端、所述充放电管理端和所述智能微网中央调度端相连接，所述车库管理端与所述停车机器人相连接，所述充放电管理端与所述自动充放电装置相连接，所述智能微网中央调度端与所述第一开关端、所述新能源发电端和充放电管理端相连接。本发明提供的基于新能源电动车的智能微网生态系统具有设计合理、资源利用率高、安全性高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及新能源电动车充放电技术领域，尤其涉及一种基于新能源电动车的智能微网生态系统。
背景技术
目前新能源电动车处于高速发展阶段，但用户往往在选择新能源电动车的时候会因充电问题而感到焦虑。现在用户焦虑普遍在于充电难、充电慢、油车占位等问题；而充电桩企业同样面临焦虑，诸如充电桩利用率不高、客户少、回报周期长等问题，这个行业急需一个成熟的方案来解决这些问题，使新能源电动车行业健康的发展。
智能微网是大型电力系统的现代化、小型化的形式，能够提供更高的供电可靠性，更易满足用户增长的需求，最大可能地利用清洁能源和促进技术的创新。是多种能源发电设备和终端用户设备的智能优化和管理，能够在实现持续发展目标的同时最大化投资效益。智能微网通过采用先进的电力技术、通信技术、计算机技术和控制技术在实现微网现有功能的基础上，满足微网对未来电力、能源、环境和经济的更高发展需求。
新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能等。此外，还有氢能等；而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能、核裂变能等能源，称为常规能源。新能源发电也就是利用现有的技术，通过上述的新型能源，实现发电的过程。而诸如风能、太阳能等新能源发电具有的间歇性、波动性等特点，使得大规模接入电网后需要进行协调配合，要求电网不断提高适应性和安全稳定控制能力，降低风能、太阳能并网带来的安全稳定风险，如何解决新能源发电的不稳定性成为这个行业急需解决的问题。
因此，有必要提供一种新的基于新能源电动车的智能微网生态系统解决上述技术问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种设计合理、资源利用率高、安全性高的基于新能源电动车的智能微网生态系统。
为解决上述技术问题，本发明提供的基于新能源电动车的智能微网生态系统包括：用户端、车库管理端、充放电管理端、停车机器人、自动充放电装置、新能源发电端、智能微网中央调度端、第一开关端、云管理端和外部配电网，所述云管理端通过通信连接与所述用户端、所述车库管理端、所述充放电管理端和所述智能微网中央调度端相连接，所述车库管理端与所述停车机器人相连接，所述充放电管理端与所述自动充放电装置相连接，所述智能微网中央调度端与所述第一开关端、所述新能源发电端和充放电管理端相连接。
优选的，所述用户端提供车辆信息、停车信息、充放电需求信息到所述云管理端，所述云管理传达到所述车库管理端，所述车库管理端根据车位情况下达指令到所述停车机器人，所述停车机器人执行命令，将车辆运送到指定位置。
优选的，所述用户端下达充放电命令，所述停车机器人将新能源车运送到指定的充放电位置，所述充放电管理端根据所述云平管理端的要求下达充放电命令，所述自动充放电装置执行命令，完成目标命令后，所述停车机器人将新能源电动车运送回普通停车位。
优选的，所述第一开关端与所述外部配电网相连接，根据配电网需求通过所述智能微网中央调度端下达开启或关闭命令，用于将智能微网进入并网或离网模式，通过所述智能微网中央调度端将新能源电动车和所述新能源发电端与配电网连接，进行充放电操作。
优选的，所述智能微网中央调度端与所述云管理端互相通信，根据所述外部配电网需求和所述新能源发电端进行统一的充配电调度，其原理是利用谷峰和低峰电力负荷差异和价格差异，在谷峰新能源车进行放电操作，减轻电网负荷，在低峰新能源车进行充电操作，减少电网电力浪费，用于提高资源利用率和提高新能源车用户收入。
与相关技术相比较，本发明提供的基于新能源电动车的智能微网生态系统具有如下有益效果：
本发明提供一种基于新能源电动车的智能微网生态系统，包括用户端、车库管理端、充放电管理端、停车机器人、自动充放电装置、新能源发电端、智能微网中央调度端、第一开关端、云管理端、外部配电网；用户端提供具体信息传送到云管理端，云管理端处理具体信息，根据信息要求进行系统控制，将命令传达到车库管理端和充放电管理端，可使用户远程操控新能源电动车的充放电，减少了用户操作流程，节省了用户时间，减少了现有一车一桩充电模式的诸多不便，通过云管理平台统一控制还可提高单个充电桩设备利用率；第一开关端连接外部配电网，根据智能微网中央调度端发出的控制信号，以使智能微网进入并网或离网模式，通过智能微网中央调度系统可使新能源电动车和新能源发电端与配电网连接，进行充放电操作，可使新能源车在外部配电网在峰期时段进行放电操作，减轻电网负荷，为新能源车用户增加收入，在新能源电动车在外部电网谷期时段进行充电，减小低谷阶段多余电力浪费，提高资源利用率。
附图说明
图1为本发明提供的基于新能源电动车的智能微网生态系统的系统框图；
图2为本发明提供的基于新能源电动车的智能微网生态系统的一种较佳实施例的充放电车库平面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请结合参阅图1，图1为本发明提供的基于新能源电动车的智能微网生态系统的系统框图。基于新能源电动车的智能微网生态系统包括：用户端、车库管理端、充放电管理端、停车机器人、自动充放电装置、新能源发电端、智能微网中央调度端、第一开关端、云管理端和外部配电网，所述云管理端通过通信连接与所述用户端、所述车库管理端、所述充放电管理端和所述智能微网中央调度端相连接，所述车库管理端与所述停车机器人相连接，所述充放电管理端与所述自动充放电装置相连接，所述智能微网中央调度端与所述第一开关端、所述新能源发电端和充放电管理端相连接。
所述用户端提供车辆信息、停车信息、充放电需求信息到所述云管理端，所述云管理传达到所述车库管理端，所述车库管理端根据车位情况下达指令到所述停车机器人，所述停车机器人执行命令，将车辆运送到指定位置。
所述用户端下达充放电命令，所述停车机器人将新能源车运送到指定的充放电位置，所述充放电管理端根据所述云平管理端的要求下达充放电命令，所述自动充放电装置执行命令，完成目标命令后，所述停车机器人将新能源电动车运送回普通停车位。
所述第一开关端与所述外部配电网相连接，根据配电网需求通过所述智能微网中央调度端下达开启或关闭命令，用于将智能微网进入并网或离网模式，通过所述智能微网中央调度端将新能源电动车和所述新能源发电端与配电网连接，进行充放电操作。
所述智能微网中央调度端与所述云管理端互相通信，根据所述外部配电网需求和所述新能源发电端进行统一的充配电调度，其原理是利用谷峰和低峰电力负荷差异和价格差异，在谷峰新能源车进行放电操作，减轻电网负荷，在低峰新能源车进行充电操作，减少电网电力浪费，用于提高资源利用率和提高新能源车用户收入。
所述用户端可以是，但不限于智能手机、智能手表(Smart watch)、个人电脑(Personal computer，PC)、个人数字助理(Personal digital assistant，PDA)、移动上网设备(mobile Internetdevice，MID)等。所述用户端上安装有应用程序(Application，APP)，该应用程序具有为所述云管理端提供车辆信息、充放电信息、支付信息、停取车信息等，新能源电动车用户可以在所述用户端上的APP进行预约出行、充放电、放电费用取现、充电缴费、停车缴费等操作。
所述云管理端作为所述充放电管理端、所述车库管理端、所述用户端的管理中心，用于接收所述用户端提供的新能源电动车的信息，获知车辆型号(充电口位置)，充放电量、停车时间信息，并下发到所述车库管理端，所述车库管理端可以为具有控制功能的工业控制系统(Industrial control system)、机器人调度系统(Robot scheduling system)或地面控制系统(Stationary System)，用于处理控制所述停车机器人的任务管理、车辆管理、交通管理、通讯管理等；根据所述云管理端发出的指令将车辆搬运至目标区域。
所述停车机器人可以是自动导引车(Automated Guided Vehicle，AGV)或自主移动机器(Automatic Mobile Robot，AMR)，均可通过自身导航系统(激光导航、电磁导航、光学导航、惯性导航、图像识别导航、GPS(全球定位系统)导航、直角坐标导航)进行搬运车辆命令；其中所述停车机器人还可用机械式停车设备，如机械式立体车库达到搬运汽车的要求。
所述充放电管理端包括具有控制功能的处理芯片的箱式变电站(简称箱变)和具有充放电功能的充电桩，其中箱变直接连接机器人车库内的充电桩；箱变内处理芯片可以是通用处理芯片，用于根据所述云管理端充放电量信息和所述智能微网中央调度端需求对所述自动充放电装置发送相关指令和管理箱变所连接的充电桩；箱式变电站是把高压开关设备配电变压器，低压开关设备，电能计量设备和无功补偿装置等按一定的接线方案组合在一个或几个箱体内的紧凑型成套配电装置；它适用于额定电压10/0.4KV三相交流系统中，作为收集和分配电能之用；
所述自动充放电装置可以是AGV小车+协助机器人，AGV小车负责在充放电车位之间的移动，协助机器人负责充放电枪头的插拔；其中AGV小车根据充放电管理信息调整到用户新能源车充放电插口位置，协助机器人配有视觉摄像机，根据新能源电动车充放电插口位置定位，将充电桩的枪头准确的插入到新能源车插口位置；完成自动充放电操作。
所述智能微网中央调度端可以是具有控制功能的智能变电站，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能，同时，具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高级功能的变电站。可以对新能源电动车放电和所述新能源发电端的电压和电流进行变换，能接受电能和分配电能的场所；其中智能变电站系统分为3层：过程层、间隔层、站控层。过程层包含由一次设备和智能组件构成的智能设备、合并单元和智能终端，完成变电站电能分配、变换、传输及其测量、控制、保护、计量、状态监测等相关功能。根据国网相关导则、规范的要求，保护应直接采样，对于单间隔的保护应直接跳闸，涉及多间隔的保护(母线保护)宜直接跳闸。智能组件是灵活配置的物理设备，可包含测量单元、控制单元、保护单元、计量单元、状态监测单元中的一个或几个。间隔层设备一般指继电保护装置、测控装置、故障录波等二次设备，实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能，即与各种远方输入/输出、智能传感器和控制器通信。站控层包含自动化系统、站域控制系统、通信系统、对时系统等子系统，实现面向全站或一个以上～次设备的测量和控制功能，完成数据采集和监视控制(SCA—DA)、操作闭锁以及同步相量采集、电能量采集、保护信息管理等相关功能。站控层功能应高度集成，可在一台计算机或嵌入式装置实现，也可分布在多台计算机或嵌入式装置中，包括具有通信和控制功能，连接所述云管理端、所述充放电管理端、所述新能源发电端、所述第一开关端，接收和释放命令信息。
所述智能微网中央调度端可连接多个机器人停车场的所述充放电管理端，并且和所述云管理端互相通信、协调，在用电的峰期、平期和谷期时段合理的进行充放电分配；其中在峰期时段一般为(09：00-11:30、14:00-16:30、19:00-21:00)，在这个时段主要进行新能源电动车放电操作，这个时段电价较高，车主可直接将部分电量直接卖给电网，缓解电网压力，并给车主增加收入；在平期时段(7:00-9:00、11:30-14:00、16:30-19:00、21:00-23:00)电价适中，这是时段有需求的车主可选择充电，下一个高峰时段放回给电网赚取一定差价；在谷期时段(23:00-次日7:00)的电价远远低于平期阶段，这个时段电网会产生大量垃圾电，可有序充入新能源电动车内，降低能源浪费。
所述新能源发电端可以是太阳能、水力、风能、地热、海洋能、生物质能等发电站，因新能源发电如太阳能、风能等具有间歇性、波动性等特点，不具有常规能源如火力、水力和核能发电的稳定性；而有了电动车作为储能工具，可一定程度消除新能源发电端的缺点，在电网用电量峰期时段，可直接供电网用电，缓解电网压力，而在电网不需要多余供电时，可将电能有序充入电动车内。
所述第一开关端可以是断路器或接触器，所述第一开关端根据所述智能微网中央调度端输出的开关控制信号导通或关闭使智能微网进入并网或离网模式。
请结合参阅图2，图2为本发明提供的基于新能源电动车的智能微网生态系统的一种较佳实施例的充放电车库平面图。
其中充放电桩不限于一车一桩，可实行一车多桩模式，节约了充放电桩成本，减小了地区负荷压力，提供了充电桩利用率；还可避免过充现象，减少安全隐患。
其中车库利用停车机器人可将车辆密集摆放，最大限度的提供场地利用率，极大的缓解了车辆多的地区的停车压力
与相关技术相比较，本发明提供的基于新能源电动车的智能微网生态系统具有如下有益效果：
本发明提供一种基于新能源电动车的智能微网生态系统，包括用户端、车库管理端、充放电管理端、停车机器人、自动充放电装置、新能源发电端、智能微网中央调度端、第一开关端、云管理端、外部配电网；用户端提供具体信息传送到云管理端，云管理端处理具体信息，根据信息要求进行系统控制，将命令传达到车库管理端和充放电管理端，可使用户远程操控新能源电动车的充放电，减少了用户操作流程，节省了用户时间，减少了现有一车一桩充电模式的诸多不便，通过云管理平台统一控制还可提高单个充电桩设备利用率；第一开关端连接外部配电网，根据智能微网中央调度端发出的控制信号，以使智能微网进入并网或离网模式，通过智能微网中央调度系统可使新能源电动车和新能源发电端与配电网连接，进行充放电操作，可使新能源车在外部配电网在峰期时段进行放电操作，减轻电网负荷，为新能源车用户增加收入，在新能源电动车在外部电网谷期时段进行充电，减小低谷阶段多余电力浪费，提高资源利用率。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种基于新能源电动车的智能微网生态系统，其特征在于，包括：用户端、车库管理端、充放电管理端、停车机器人、自动充放电装置、新能源发电端、智能微网中央调度端、第一开关端、云管理端和外部配电网，所述云管理端通过通信连接与所述用户端、所述车库管理端、所述充放电管理端和所述智能微网中央调度端相连接，所述车库管理端与所述停车机器人相连接，所述充放电管理端与所述自动充放电装置相连接，所述智能微网中央调度端与所述第一开关端、所述新能源发电端和充放电管理端相连接。
2.根据权利要求1所述的基于新能源电动车的智能微网生态系统，其特征在于，所述用户端提供车辆信息、停车信息、充放电需求信息到所述云管理端，所述云管理传达到所述车库管理端，所述车库管理端根据车位情况下达指令到所述停车机器人，所述停车机器人执行命令，将车辆运送到指定位置。
3.根据权利要求2所述的基于新能源电动车的智能微网生态系统，其特征在于，所述用户端下达充放电命令，所述停车机器人将新能源车运送到指定的充放电位置，所述充放电管理端根据所述云平管理端的要求下达充放电命令，所述自动充放电装置执行命令，完成目标命令后，所述停车机器人将新能源电动车运送回普通停车位。
4.根据权利要求1所述的基于新能源电动车的智能微网生态系统，其特征在于，所述第一开关端与所述外部配电网相连接，根据配电网需求通过所述智能微网中央调度端下达开启或关闭命令，用于将智能微网进入并网或离网模式，通过所述智能微网中央调度端将新能源电动车和所述新能源发电端与配电网连接，进行充放电操作。
5.根据权利要求1所述的基于新能源电动车的智能微网生态系统，其特征在于，所述智能微网中央调度端与所述云管理端互相通信，根据所述外部配电网需求和所述新能源发电端进行统一的充配电调度，其原理是利用峰平谷电力负荷差异和价格差异，在峰期时段新能源车进行放电操作，减轻电网负荷，在谷期时段新能源车进行充电操作，减少电网电力浪费，用于提高资源利用率和提高新能源车用户收入。
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