CN112319291A - 一种基于区块链的光储充一体化电动汽车充电方法及平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于区块链的光储充一体化电动汽车充电方法及平台。本发明的基于区块链的光储充一体化电动汽车充电方法包括：充电桩根据电动汽车的充电要求，向站控系统发出供电请求，以便站控系统根据分布式电能系统的供电能力为所述充电桩分配相应的电能；充电桩使用所述站控系统分配的相应电能为电动汽车进行充电，并将充电结果发送给站控系统进行充电结算；充电桩根据站控系统的充电结算结果，通知用户刷卡解锁，完成充电操作。

Description

一种基于区块链的光储充一体化电动汽车充电方法及平台
技术领域
本发明涉及充电技术领域，特别涉及一种基于区块链的光储充一体化电动汽 车充电方法及平台。
背景技术
近年来，我国不断加大对充电基础设施的投资力度，以满足日益增长的电动 汽车对充电硬件设施的需求。在全国范围内电动汽车的充电网络已经初步形成， 但目前大多数充电站采用的是电网供电的单一电源模式，技术创新滞后，智能化 程度不高。
以风电、光伏发电为主流方向的新能源发电方式越来越受到人们的青睐。光 伏发电依赖于太阳光的照射，但是光照受地形、天气、地理等多种因素的影响， 无法满足电动汽车所需要的大功率、大电流和高电压等快速充电的特性。现有微 电网的技术方案，可以为用户提供安全、可靠的分布式能源，但无法满足用户日 趋多元化和个性化的用电需求。另外现有方案无法兼顾到电动汽车充电站微网内 有序充电目标，用户也不能与微网进行信息互动。因此，亟需建设一种光储充一 体化的电动汽车充电平台
发明内容
本发明的目的是提供一种基于区块链的光储充一体化电动汽车充电方法及 平台，通过用户与平台的互动，使用适合用户需求以及满足充电负荷需求的电能 为电动汽车充电。
根据本发明第一方面，提供了一种基于区块链的光储充一体化电动汽车充电 方法，包括：
充电桩根据电动汽车的充电要求，向站控系统发出供电请求，以便站控系统 根据分布式电能系统的供电能力为所述充电桩分配相应的电能；
充电桩使用所述站控系统分配的相应电能为电动汽车进行充电，并将充电结 果发送给站控系统进行充电结算；
充电桩根据站控系统的充电结算结果，通知用户刷卡解锁，完成充电操作
优选地，所述分布式电能系统包括风电、光伏以及电网；所述站控系统根据 分布式电能系统的供电能力为所述充电桩分配相应的电能包括：
判断风电发电量和光伏发电量的剩余电量是否满足充电负荷需求；
若判断风电发电量和光伏发电量的剩余电量均满足充电负荷需求时，则优先 向充电桩供应风电电能；
若判断风电发电量和光伏发电量的剩余电量不能满足充电负荷需求时，向充 电桩供应电网电能。
优选地，所述风电发电量和光伏发电量的剩余电量包括风电发电量的剩余电 量和光伏发电量的剩余电量；风电发电量的剩余电量是指风电发电量与其他充电 桩正在使用的风电电量之差；光伏发电量的剩余电量是指光伏发电量与其他充电 桩正在使用的光伏电量之差。
本发明的基于区块链的光储充一体化电动汽车充电方法还包括所述站控系 统按每个交易周期确定的交易撮合结果及分布式电能系统的供电能力，向所述充 电桩分配相应的电能，包括：
根据每个交易周期确定的交易撮合结果，判断风电发电量和光伏发电量的剩 余电量是否满足充电负荷需求；
若判断风电发电量和光伏发电量的剩余电量均满足充电负荷需求时，则优先 向充电桩供应风电电能；
若判断风电发电量和光伏发电量的剩余电量不能满足充电负荷需求时，向充 电桩供应电网电能。
优选地，本发明按以下方式确定所述交易撮合结果：
在每个交易周期开始之前，用电方的充电桩以及包括电网、光伏和风电的供 电方的作为交易方，向云平台提交包括电量、功率和价格的交易请求；
云平台汇总所有交易方的交易请求，访问区块链上的智能合约进行交易撮合， 保存交易撮合结果并下发给各交易方。
优选地，所述充电结算结果还经由云平台发送给区块链平台，以便区块链平 台保存所述充电结算结果。
优选地，站控系统根据实时采集的光伏控制模块及储能控制模块的电量数据， 判断风电供电或光伏供电的能力能否满足充电负荷需求。
根据本发明第二方面，提供了一种基于区块链的光储充一体化电动汽车充电 平台，包括：
充电桩，用于根据电动汽车的充电要求，向站控系统发出供电请求；使用所 述站控系统分配的相应电能为电动汽车进行充电，并将充电结果发送给站控系统； 以及根据站控系统的充电结算结果，通知用户刷卡解锁，完成充电操作；
站控系统，用于根据分布式电能系统的供电能力为所述充电桩分配相应的电 能；并对充电桩发送的充电结果进行充电结算。
本发明的基于区块链的光储充一体化电动汽车充电平台还包括：
云平台，用于在每个交易周期开始之前，接收作为用电方的充电桩以及作为 供电方的电网、光伏和风电提交的包括电量、功率和价格的交易请求，并汇总所 有交易方的交易请求；
连接云平台的区块链，用于根据交易请求，利用智能合约进行交易撮合，保 存交易撮合结果并下发给各交易方。
优选地，所述分布式电能系统包括风电电能、光伏电能以及电网电能；所述 站控系统判断风电发电量和光伏发电量的剩余电量是否满足充电负荷需求；若判 断风电发电量和光伏发电量的剩余电量均满足充电负荷需求时，则优先向充电桩 供应风电电能；若判断风电发电量和光伏发电量的剩余电量不能满足充电负荷需 求时，向充电桩供应电网电能。
相对于现有技术，本发明的有益技术效果是：
1)建立光储充一体化平台，增加了风能、光伏等新能源供电，改变了单一 的电网供电模式，同时电网供电弥补了风能、光伏供电无法满足电动汽车用电大 功率、大电流和高电压等快速充电的特性。新能源供电与电网供电优势互补，为 用户提供安全、可靠的分布式能源，充分满足人们多元化和个性化用电的需求。
2)利用区块链的智能合约技术，实现微网电能交易撮合，理清各交易主体 边界成本，利用市场化手段将充电负荷合理引导到非高峰时段，推动新能源平价 上网，提升电网投资效益；以及实现绿证积分颁发与兑换。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意 性实施例及其说明用于理解本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例提供的基于区块链的光储充一体化电动汽车充电平台 的示意图；
图2A是本发明实施例提供的基于区块链的光储充一体化电动汽车充电方法 的示意图；
图2B是本发明实施例提供的电动汽车充电流程图；
图3是本发明实施例提供的充电交易流程图；
图4是本发明实施例提供的电动汽车充电积分、交易、结算和兑换流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明 的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1显示了一种基于区块链的光储充一体化电动汽车充电平台，如图1所示， 本发明的基于区块链的光储充一体化电动汽车充电平台包括：
充电桩，用于根据电动汽车的充电要求，向站控系统发出供电请求；使用所 述站控系统分配的相应电能为电动汽车进行充电，并将充电结果发送给站控系统； 以及根据站控系统的充电结算结果，通知用户刷卡解锁，完成充电操作；
站控系统，用于根据分布式电能系统的供电能力为所述充电桩分配相应的电 能；并对充电桩发送的充电结果进行充电结算。
本发明的基于区块链的光储充一体化电动汽车充电平台还包括：云平台，用 于在每个交易周期开始之前，接收作为用电方的充电桩以及作为供电方的电网、 光伏和风能提交的包括电量、功率和价格的交易请求，并汇总所有交易方的交易 请求；连接云平台的区块链，用于根据交易请求，利用智能合约进行交易撮合， 保存交易撮合结果并下发给各交易方。
本发明的分布式电能系统包括风能电能、光伏电能以及电网电能。站控系统 判断风能发电量和光伏发电量的剩余电量是否满足充电负荷需求；若判断风能发 电量和光伏发电量的剩余电量均满足充电负荷需求时，则优先向充电桩供应风能 电能；若判断风能发电量和光伏发电量的剩余电量不能满足充电负荷需求时，向 充电桩供应电网电能。
本发明的站控系统通常负责光伏模块、储能模块、配电网的数据采集与控制。 根据采集的数据，确定光伏和风电的发电电量，并根据光伏和风电的发电电量向 充电桩供应相应的电能。
此外，本发明的基于区块链的光储充一体化电动汽车充电平台还包括用户端 和区块链。区块链服务中包含智能合约，用户充电依据智能合约建立交易模型， 同时区块链将交易信息保存；用户端包含新能源电站、新能源运营商、充电设备 运营商、充电用户和积分兑换参与方五方，用户端为交易对象提供积分查询、交 易记录查询、智能合约执行记录查询功能，并分别提供供电/充电的电量交易/ 积分交易查询功能。另外，充电设备运营商通过用户端可以查询充电桩充电情况， 充电用户通过客户端可以查询充电情况，积分兑换参与方通过用户端可以查询积 分结算情况。
分布式能源、充电桩、充电用户及外部积分参与方需提前在云平台注册交易 主体信息，交易系统会为各交易主体创建区块链账号，并将交易主体信息上链保 存。
图2A显示了本发明实施例提供的基于区块链的光储充一体化电动汽车充电 方法，包括：
充电桩根据电动汽车的充电要求，向站控系统发出供电请求，以便站控系统 根据分布式电能系统的供电能力为所述充电桩分配相应的电能；
充电桩使用所述站控系统分配的相应电能为电动汽车进行充电，并将充电结 果发送给站控系统进行充电结算；
充电桩根据站控系统的充电结算结果，通知用户刷卡解锁，完成充电操作。
本发明所述的分布式电能系统包括风能电能、光伏电能以及电网电能。站控 系统根据分布式电能系统的供电能力为所述充电桩分配相应的电能包括：判断风 能发电量和光伏发电量的剩余电量是否满足充电负荷需求；若判断风能发电量和 光伏发电量的剩余电量均满足充电负荷需求时，则优先向充电桩供应风能电能； 若判断风能发电量和光伏发电量的剩余电量不能满足充电负荷需求时，向充电桩 供应电网电能。
风能发电量和光伏发电量的剩余电量包括风电发电量的剩余电量和光伏发 电量的剩余电量；风能发电量的剩余电量是指风能发电量与其他充电桩正在使用 的风能电量之差；光伏发电量的剩余电量是指光伏发电量与其他充电桩正在使用 的光伏电量之差。
本发明的站控系统通过采集各个充电桩的风电和光伏的用电负荷或电量，确 定目前正在使用的风电和光伏的总用电量，然后在算出风电和光伏发电量的剩余 电量，再根据该剩余电量以及充电桩所需电量，向充电桩供应相应的风电和光伏 电能。
此外，本发明的基于区块链的光储充一体化电动汽车充电方法还包括所述站 控系统按每个交易周期确定的交易撮合结果及分布式电能系统的供电能力，向所 述充电桩分配相应的电能，具体包括：
A)根据每个交易周期确定的交易撮合结果，判断风能发电量和光伏发电量 的剩余电量是否满足充电负荷需求；
也就是，根据交易撮合结果中的电量和功率，判断风能发电量和光伏发电量 的剩余电量是否满足充电负荷需求。
B)若判断风电发电量和光伏发电量的剩余电量均满足充电负荷需求时，则 优先向充电桩供应风能电能；
也就是，当风电发电量和光伏发电量的剩余电量满足充电负荷需求时，优先 向充电桩供应风能电能；当风电发电量的剩余电量不满足充电负荷需求，光伏发 电量的剩余电量满足充电负荷需求时，向充电桩供应光伏电能。
C)若判断风能发电量和光伏发电量的剩余电量不能满足充电负荷需求时， 向充电桩供应电网电能。
也就是说，向充电桩供应电网电能是最可靠的供电方式。
本发明按以下方式确定所述交易撮合结果：在每个交易周期开始之前，用电 方的充电桩以及包括电网、光伏和风能的供电方的作为交易方，向云平台提交包 括电量、功率和价格的交易请求；云平台汇总所有交易方的交易请求，访问区块 链上的智能合约进行交易撮合，保存交易撮合结果并下发给各交易方。
此外，充电结算结果还经由云平台发送给区块链平台，以便区块链平台保存 所述充电结算结果。
在图2B显示了本发明的一个具体的充电流程，用户可以通过发起转账的方 式利用该平台为电动汽车充电。充电桩配有充电枪，用户刷卡解锁充电桩，将充 电枪插入电动汽车充电孔，根据充电桩提供的套餐选择套餐开始充电，同时站控 系统调整各充电桩的负荷使各充电桩能够合理供电。充电过程中充电桩能够判断 是否需强制停止充电，如果是则直接为用户进行结算，如果否则判断电卡中是否 无余额或者欠费超过最大欠费金额，如果是则直接为用户进行结算，如果否则判 断是否充电完成，如果是则直接为用户进行结算，如果否则站控系统重新调整各 充电桩负荷继续为用户充电，用户结算完成，站控系统将交易信息上传到云平台， 云平台将交易信息保存到区块链和数据库中，用户刷卡解锁、拔枪完成充电。
图3显示了本发明的充电交易流程。云平台需要每预设周期的前一分钟获得 一次系统的整体交易情况并进行一次充电报价广播。站控系统确定是预设周期的 前一分钟，读取96点负荷和充电站的总负载，计算各分布式能源的负载，将信 息上传到云平台，云平台存储运行数据，为积分颁发、交易、结算和兑换提供数 据基础。同时向区块链发出调用指令调用区块链中的智能合约，根据交易模型， 执行对应的智能合约撮合交易，获得报价信息，向站控系统发出获取调度数据的 指令，站控系统确定交易周期开始，调节各分布式能源的负载，向各充电桩广播 报价信息，交易周期结束，读取过去15分钟各分布式能源的发电量及各充电桩 的实际用电量，将交易信息上传到云平台，站控系统一个交易周期完成，云平台 将接收到的站控系统传输的交易信息保存到区块链和数据库中，整个流程结束。
云平台获取交易信息的过程中，如果站控系统确定不是交易周期开始的前一分钟，将继续等待且不会向云平台传输各负载信息；
云平台向站控系统广播报价信息之后，站控系统如确定不是交易周期开始的时间，将继续等待；如果交易周期没有结束，将继续按照现有的报价信息进行交易。
图4显示了本发明的充电平台的积分颁发、交易、结算和兑换流程。本发明提 供一种积分颁发、交易、结算和兑换的方法。站控系统定时与区块链轻节点通信 获取其代理的分布式能源或充电桩的实时数据，并将实时数据上传到云平台，云 平台将实时数据上链保存和数据库保存，为积分颁发、交易、结算和兑换提供数 据基础。
云平台每天定时组织绿色能源供电数据，根据积分规则，执行智能合约将积分 颁发给对应的绿色能源运营商。
云平台每天定时组织充电设施充电数据，根据积分规则，执行智能合约将积分 转账给对应的充电用户。
外部积分参与方(一般为第三方商城)在光储充一体化平台注册交易主体身份后，与云平台对接积分兑换接口，并由云平台配置对应的积分兑换智能合约。外 部积分参与方在支付时向云平台请求积分兑换，云平台根据积分兑换规则，执行 智能合约兑换积分。光储充一体化平台对外开放积分交易接口，外部积分参与方 也可选择直接发起积分交易。
另一方面，本发明的一种基于区块链的光储充一体化电动汽车充电平台的站 控系统和充电桩均包括处理器、存储器、存储在所述存储器上并可在所述处理器 上运行的程序以及用于实现所述处理器和所述存储器之间连接通信的数据总线， 所述程序被处理器执行时实现上述方法。其中，所述存储介质存储有一个或多个 程序，所述一个或多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现上述方法。
综上所述，本发明具有以下优点：
1)建立光储充一体化平台，增加了风能、光伏等新能源供电，改变了单一 的电网供电模式，同时电网供电弥补了风能、光伏供电无法满足电动汽车用电大 功率、大电流和高电压等快速充电的特性。新能源供电与电网供电优势互补，为 用户提供安全、可靠的分布式能源，充分满足人们多元化和个性化用电的需求， 同时本发明设有用户访问客户端，用户可以跟微网进行有效的互动。
2)轻节点具有区块链数据加密功能，以及区块链账号功能，能执行智能合 约，可对区块链网络系统进行实时验证。
3)利用区块链技术实现微网可信电能交易和积分交易，交易过程公开透明， 交易数据不可篡改且可追踪溯源，提高交易参与者相互间和交易参与者对智能交 易系统的信任度，降低多边交易信任风险。
4)利用区块链的智能合约技术，实现微网电能交易撮合，理清各交易主体 边界成本，利用市场化手段将充电负荷合理引导到非高峰时段，推动新能源平价 上网，提升电网投资效益；以及实现绿证积分颁发与兑换。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术 人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改， 都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于区块链的光储充一体化电动汽车充电方法，其特征在于，包括：
充电桩根据电动汽车的充电要求，向站控系统发出供电请求，以便站控系统根据分布式电能系统的供电能力为所述充电桩分配相应的电能；
充电桩使用所述站控系统分配的相应电能为电动汽车进行充电，并将充电结果发送给站控系统进行充电结算；
充电桩根据站控系统的充电结算结果，通知用户刷卡解锁，完成充电操作。
2.根据权利要求1所述的基于区块链的光储充一体化电动汽车充电方法，其特征在于，所述分布式电能系统包括风电、光伏以及电网；
所述站控系统根据分布式电能系统的供电能力为所述充电桩分配相应的电能包括：
判断风电发电量和光伏发电量的剩余电量是否满足充电负荷需求；
若判断风电发电量和光伏发电量的剩余电量均满足充电负荷需求时，则优先向充电桩供应风电电能；
若判断风电发电量和光伏发电量的剩余电量不能满足充电负荷需求时，向充电桩供应电网电能。
3.根据权利要求2所述的基于区块链的光储充一体化电动汽车充电方法，其特征在于，所述风电发电量和光伏发电量的剩余电量包括风电发电量的剩余电量和光伏发电量的剩余电量；风电发电量的剩余电量是指风电发电量与其他充电桩正在使用的风电电量之差；光伏发电量的剩余电量是指光伏发电量与其他充电桩正在使用的光伏电量之差。
4.根据权利要1所述的基于区块链的光储充一体化电动汽车充电方法，其特征在于，还包括所述站控系统按每个交易周期确定的交易撮合结果及分布式电能系统的供电能力，向所述充电桩分配相应的电能，包括：
根据每个交易周期确定的交易撮合结果，判断风电发电量和光伏发电量的剩余电量是否满足充电负荷需求；
若判断风电发电量和光伏发电量的剩余电量均满足充电负荷需求时，则优先向充电桩供应风电电能；
若判断风电发电量和光伏发电量的剩余电量不能满足充电负荷需求时，向充电桩供应电网电能。
5.根据权利要4所述的基于区块链的光储充一体化电动汽车充电方法，其特征在于，按以下方式确定所述交易撮合结果：
在每个交易周期开始之前，用电方的充电桩以及包括电网、光伏和风电的供电方的作为交易方，向云平台提交包括电量、功率和价格的交易请求；
云平台汇总所有交易方的交易请求，访问区块链上的智能合约进行交易撮合，保存交易撮合结果并下发给各交易方。
6.根据权利要求1所述的基于区块链的光储充一体化电动汽车充电方法，其特征在于，所述充电结算结果还经由云平台发送给区块链平台，以便区块链平台保存所述充电结算结果。
7.根据权利要2或3所述的基于区块链的光储充一体化电动汽车充电方法，其特征在于，站控系统根据实时采集的光伏控制模块及储能控制模块的电量数据，判断风电供电或光伏供电的能力能否满足充电负荷需求。
8.一种基于区块链的光储充一体化电动汽车充电平台，其特征在于，包括：
充电桩，用于根据电动汽车的充电要求，向站控系统发出供电请求；使用所述站控系统分配的相应电能为电动汽车进行充电，并将充电结果发送给站控系统；以及根据站控系统的充电结算结果，通知用户刷卡解锁，完成充电操作；
站控系统，用于根据分布式电能系统的供电能力为所述充电桩分配相应的电能；并对充电桩发送的充电结果进行充电结算。
9.根据权利要8所述的基于区块链的光储充一体化电动汽车充电平台，其特征在于，还包括：
云平台，用于在每个交易周期开始之前，接收作为用电方的充电桩以及作为供电方的电网、光伏和风电提交的包括电量、功率和价格的交易请求，并汇总所有交易方的交易请求；
连接云平台的区块链，用于根据交易请求，利用智能合约进行交易撮合，保存交易撮合结果并下发给各交易方。
10.根据权利要求8所述的基于区块链的光储充一体化电动汽车充电平台，其特征在于，所述分布式电能系统包括风电电能、光伏电能以及电网电能；
所述站控系统判断风电发电量和光伏发电量的剩余电量是否满足充电负荷需求；若判断风电发电量和光伏发电量的剩余电量均满足充电负荷需求时，则优先向充电桩供应风电电能；若判断风电发电量和光伏发电量的剩余电量不能满足充电负荷需求时，向充电桩供应电网电能。
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