CN113131530A - 一种电动汽车参与分散式风电场出力的控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车参与分散式风电场出力的控制方法及系统，根据车载数据采集模块采集电动汽车的当前位置、电池待补充电量信息，并将这些信息通过网络通讯发送给云服务器，云服务器通过分散式风电场所在区域内所有充电桩的地理坐标、每台电动汽车上数据采集模块传递的信息计算某地区所有充电桩即将面临的用电量，并将此电量信息传递给分散式风电场所在区域的电网调度机构，电网调度机构根据云服务器传输的数据和分散式风电场的出力情况，精准调节所管辖区域内风电场出力，减少充电桩大规模接入电网造成的冲击以及由于“弃风”造成的发电量损失，所用装置成本低廉，带来的经济效益和社会效益非常高。

Description

一种电动汽车参与分散式风电场出力的控制方法及系统
技术领域
本发明属于电动汽车及分散式风力发电负荷控制及消纳领域，尤其涉及一种电动汽车参与分散式风电场出力的控制方法及系统。
背景技术
随着风电机组装机容量的不断增加，不同地区出现了不同程度的弃风限电情况，造成了巨大经济损失；分散式风电场强调就地消纳，但由于一些地区的电网基础设施薄弱，很容易对电网安全稳定运行造成冲击；同时电动汽车的不断增加，也增加了电网负荷和电网的波动性。现有的电力系统针对风电场出力不稳定的特点，已要求所有风电场配备风功率预测系统，而对电动汽车大规模接入电网并没有很好的预测系统。因此在电动汽车大规模并入电网的背景下，电力系统能够实时地对电动汽车接入电网进行准确预测，进而最大限度的精确安排分散式风电场实现就地消纳具有非常重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提出了一种电动汽车参与分散式风电场出力的控制方法及系统，该系统与该方法的组合应用可以对分散式风电场的出力更加精准的进行控制，从而减小电动汽车大规模并入电网对电网造成的冲击，使电网运行更加安全，减少由于分散式风电场“弃风”所带来的发电量损失，助力清洁能源实现就地消纳。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种电动汽车参与分散式风电场出力的控制系统，包括数据采集模块、电动汽车、云服务器、风力发电场、通讯基站、电网调度机构和充电桩；其中，数据采集模块与电动汽车通过蓝牙通讯，数据采集模块能够实时获取电动汽车的当前地理位置、电池待补充电量信息；同时数据采集模块与云服务器采用北斗时钟对时实现同步时钟对时，通过网络通讯，服务器能够接收数据采集模块传输的数据和所有充电桩的使用情况；电网调度机构能够通过通讯基站实时接收风力发电场出力信息和云服务器计算得到的用电量，并根据接收的信息对风电场出力进行调整。
一种电动汽车参与风电场出力的控制方法，该方法基于所述的一种电动汽车参与分散式风电场出力的控制系统，包括以下步骤：
步骤一：数据采集模块搭载在电动汽车上，通过蓝牙通讯实时获取汽车的地理位置、电池当前电量信息；
步骤二：数据采集模块与云服务器通过网络通讯实现车辆地理位置坐标、电池待补充电量数据的交互；
步骤三：云服务器收集充电桩的地理坐标信息；
步骤四：云服务器根据电动汽车车载数据采集模块提供的数据和充电桩的地址位置坐标之间的相对距离确定当前电动汽车是否需要充电及补充多少电量；
步骤五：云服务器采集分散式风电场所在区域内所有充电桩的地理位置坐标和电动汽车车载数据采集模块的数据，通过运算，得到分散式风电场所在区域内所有充电桩即将面临的用电量，达到动态感知；
步骤六：电网调度机构能够通过通讯基站实时接收到云服务器动态感知数据与所管辖区域内的风电场出力情况；
步骤七：电网调度机构根据分散式风电场所在区域内的风电场出力情况及云服务器动态感知数据将负荷控制指令下达到风电场自动发电控制系统，最大程度消纳清洁能源，减小电网波动。
本发明进一步的改进在于，步骤一中的数据采集模块构成，具体原理如下：
数据采集模块由微功率无线射频模块、GPS模块、通讯模块以及单片机组成；GPS模块采集车辆当前地理位置信息；通讯模块与电动汽车电池管理系统通讯，获取当前电池电量；单片机内置编译程序，具有将GPS模块反馈的二进制编码转换为经纬度坐标，计算电动汽车当前待补充电量，向车主发出提示等功能，微功率无线射频模块负责与云服务器进行数据交互。
本发明进一步的改进在于，步骤一中，具体实现方法如下：
数据采集模块每隔时间周期T，获取电动汽车当前地理位置坐标、电池待补充电量信息，且将这些信息在T时间内发送给云服务器；数据采集模块可以接收云服务器发送的提示信息。
本发明进一步的改进在于，步骤二包含以下逻辑：
云服务器与数据采集模块网络通讯，云服务器接受数据采集模块采集的当前车辆地理坐标、电池待补充电量以及“需要充电”、“不需要充电”的反馈信息；数据采集模块接受云服务器发出的提示“是否需要充电？”。
本发明进一步的改进在于，步骤二包含以下逻辑：
每台电动汽车及充电桩都有自己特定的编号，云服务器与数据采集模块之间的通讯方式采用同步传输；云服务器对数据采集模块发送的异常数据具有纠错功能。
本发明进一步的改进在于，步骤三中，云服务器包含以下功能：
云服务器收集分散式风电场所在区域内所有充电桩地理位置坐标；
云服务器根据充电桩地理位置坐标、数据采集模块提供的数据，计算该区域内所有电动汽车将在某一时刻需要补充的用电量，达到动态感知的作用；
云服务器根据长期收集到的数据，智能拟合某区域内所有电动汽车的用电量日变化函数，函数自变量为时间0点～24点，因变量为日用电量；
云服务器根据长期收集到的数据，智能拟合某区域内所有电动汽车的用电量年变化函数，函数自变量为月份1～12月，因变量为月用电量。
本发明进一步的改进在于，步骤四，包含以下逻辑：
云服务器检测到某电动汽车与充电桩的地理位置在设定范围内时，云服务器向电动汽车车载数据采集模块发出“是否需要充电？”提示，否则当电动汽车与充电桩的距离大于设定范围时，电动汽车车载数据采集模块不发出任何提示；
车主通过数据采集模块确认“需要充电”，则数据采集模块向云服务器发出车载数据采集模块采集到的当前车辆电池待补充电量；
车主通过数据采集模块确认“不需要充电”，则数据采集模块向云服务器发出车载数据采集模块采集到的当前车辆电池待补充电量为0。
本发明进一步的改进在于，步骤七中，包含以下控制逻辑：
在有效的电动汽车日用电量函数曲线以及月用电量函数曲线基础上，电网调度机构可以对风电场出力进行粗调；在此粗调的基础上，根据云服务器实时采集到的电动汽车即将补充的用电量信息，对风电场出力进行微调，更进一步减小电网波动；
如果该区域内用电高峰状态，则根据风电场出力状况及电动汽车需要补充电量实时调节其他电源出力；
如果该区域内用电低谷状态，则根据风电场出力状况及电动汽车需要补充电量实时调节风电场出力，助力清洁能源消纳。
本发明至少具有如下有益的技术效果：
本发明提供的一种电动汽车参与分散式风电场出力的控制方法及系统，可以动态感知分散式风电场所在区域内电动汽车即将对电网造成的冲击，可以全天候工作；能够在电网调度机构粗调的基础上对做到对分散式风电场的出力精准调控，精度高、装置简单；能够减少因为“弃风”带来的发电量损失以及电动汽车充电桩大规模接入电网带来的对电网的冲击；基于车载数据采集装置和网络云服务器的思路，成本低廉，可行性很高。
附图说明
图1示出了根据本发明的电动汽车参与风电场出力控制的示意图。
图2示出了根据本发明的车载装置示意图。
附图标记说明：
1、数据采集模块，2、电动汽车，3、云服务器，4、风力发电场，5、通讯基站，6、电网调度机构，7、充电桩。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1和图2所示，以某一风电场所在区域为例，区域内的电动汽车2配置了数据采集模块1，数据采集模块1与电动汽车2通过蓝牙通讯连接，数据采集模块1能够实时获取电动汽车2的地理位置信息、电池待补充电量信息；同时数据采集模块1与云服务器3采用北斗时钟对时实现同步时钟对时；服务器3能够收集风电场所在区域内所有充电桩的地理位置信息。
当某一电动汽车2驶入充电桩7附近时，服务器3根据数据采集装置1收到电动汽车的地理坐标，判断该电动汽车与最近的充电桩的距离，若距离大于某一设定值，则服务器不向数据采集装置1发送“是否需要充电？”提示；如果该电动汽车与最近的充电桩的距离小于某一设定值，则服务器向该电动汽车的数据采集装置1发送提示“是否需要充电？”，车主根据实际需求提供数据采集装置发出“需要充电”、“不需要充电”，则数据采集装置将该电动汽车需要充电的标志以及待补充的电量发送给服务器3，服务器3收集到某一区域内所有电动汽车的即将补充的电量，电网调度机构通过通讯基站5接受服务器3传送的某一时刻即将面临的待补充电量，与此同时，电网调度机构也会接收风电场风功率预测系统的风电场预测有功功率上报值，如果该风电场目前处于限电状态，则电网调度机构通过自动发电控制系统加大风电场出力，如果风电场出力已达到最大值，则电网调度机构协调其他电源出力，减小电网波动。
与此同时，服务器根据某分散式风电场所在区域内电动汽车数据采集模块提供的数据，建立起该区域内电动汽车充电量与时间的日变化函数曲线以及月变化函数曲线；电网调度机构以日变化函数曲线以及月变化函数曲线为基础对该区域内的分散式风电场进行粗调，在此粗调的基础上，利用云服务器实时接收的补充电量数据进行实时微调，最大限度的助力清洁能源消纳，保护电网稳定运行。
需要备注的专业术语有：
分散式风力发电场：位于用电负荷中心附近，不以大规模远距离输送电力为目的，所产生的电力就近接入电网，并在当地消纳的风电场。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种电动汽车参与分散式风电场出力的控制系统，其特征在于，包括数据采集模块(1)、电动汽车(2)、云服务器(3)、风力发电场(4)、通讯基站(5)、电网调度机构(6)和充电桩(7)；其中，
数据采集模块(1)与电动汽车(2)通过蓝牙通讯，数据采集模块(1)能够实时获取电动汽车(2)的当前地理位置、电池待补充电量信息；同时数据采集模块(1)与云服务器(3)采用北斗时钟对时实现同步时钟对时，通过网络通讯，服务器(3)能够接收数据采集模块(1)传输的数据和所有充电桩(7)的使用情况；电网调度机构(6)能够通过通讯基站(5)实时接收风力发电场(4)出力信息和云服务器(3)计算得到的用电量，并根据接收的信息对风电场出力进行调整。
2.一种电动汽车参与风电场出力的控制方法，其特征在于，该方法基于权利要求1所述的一种电动汽车参与分散式风电场出力的控制系统，包括以下步骤：
步骤一：数据采集模块搭载在电动汽车上，通过蓝牙通讯实时获取汽车的地理位置、电池当前电量信息；
步骤二：数据采集模块与云服务器通过网络通讯实现车辆地理位置坐标、电池待补充电量数据的交互；
步骤三：云服务器收集充电桩的地理坐标信息；
步骤四：云服务器根据电动汽车车载数据采集模块提供的数据和充电桩的地址位置坐标之间的相对距离确定当前电动汽车是否需要充电及补充多少电量；
步骤五：云服务器采集分散式风电场所在区域内所有充电桩的地理位置坐标和电动汽车车载数据采集模块的数据，通过运算，得到分散式风电场所在区域内所有充电桩即将面临的用电量，达到动态感知；
步骤六：电网调度机构能够通过通讯基站实时接收到云服务器动态感知数据与所管辖区域内的风电场出力情况；
步骤七：电网调度机构根据分散式风电场所在区域内的风电场出力情况及云服务器动态感知数据将负荷控制指令下达到风电场自动发电控制系统，最大程度消纳清洁能源，减小电网波动。
3.根据权利要求2所述的一种电动汽车参与分散式风电场出力的控制方法，其特征在于，步骤一中的数据采集模块构成，具体原理如下：
数据采集模块由微功率无线射频模块、GPS模块、通讯模块以及单片机组成；GPS模块采集车辆当前地理位置信息；通讯模块与电动汽车电池管理系统通讯，获取当前电池电量；单片机内置编译程序，具有将GPS模块反馈的二进制编码转换为经纬度坐标，计算电动汽车当前待补充电量，向车主发出提示等功能，微功率无线射频模块负责与云服务器进行数据交互。
4.根据权利要求2所述的一种电动汽车参与分散式风电场出力的控制方法，其特征在于，步骤一中，具体实现方法如下：
数据采集模块每隔时间周期T，获取电动汽车当前地理位置坐标、电池待补充电量信息，且将这些信息在T时间内发送给云服务器；数据采集模块可以接收云服务器发送的提示信息。
5.根据权利要求2所述的一种电动汽车参与分散式风电场出力的控制方法，其特征在于，步骤二包含以下逻辑：
云服务器与数据采集模块网络通讯，云服务器接受数据采集模块采集的当前车辆地理坐标、电池待补充电量以及“需要充电”、“不需要充电”的反馈信息；数据采集模块接受云服务器发出的提示“是否需要充电？”。
6.根据权利要求2所述的一种电动汽车参与分散式风电场出力的控制方法，其特征在于，步骤二包含以下逻辑：
每台电动汽车及充电桩都有自己特定的编号，云服务器与数据采集模块之间的通讯方式采用同步传输；云服务器对数据采集模块发送的异常数据具有纠错功能。
7.根据权利要求2所述的一种电动汽车参与分散式风电场出力的控制方法，其特征在于，步骤三中，云服务器包含以下功能：
云服务器收集分散式风电场所在区域内所有充电桩地理位置坐标；
云服务器根据充电桩地理位置坐标、数据采集模块提供的数据，计算该区域内所有电动汽车将在某一时刻需要补充的用电量，达到动态感知的作用；
云服务器根据长期收集到的数据，智能拟合某区域内所有电动汽车的用电量日变化函数，函数自变量为时间0点～24点，因变量为日用电量；
云服务器根据长期收集到的数据，智能拟合某区域内所有电动汽车的用电量年变化函数，函数自变量为月份1～12月，因变量为月用电量。
8.根据权利要求2所述的一种电动汽车参与分散式风电场出力的控制方法，其特征在于，步骤四，包含以下逻辑：
云服务器检测到某电动汽车与充电桩的地理位置在设定范围内时，云服务器向电动汽车车载数据采集模块发出“是否需要充电？”提示，否则当电动汽车与充电桩的距离大于设定范围时，电动汽车车载数据采集模块不发出任何提示；
车主通过数据采集模块确认“需要充电”，则数据采集模块向云服务器发出车载数据采集模块采集到的当前车辆电池待补充电量；
车主通过数据采集模块确认“不需要充电”，则数据采集模块向云服务器发出车载数据采集模块采集到的当前车辆电池待补充电量为0。
9.根据权利要求2所述的一种电动汽车参与分散式风电场出力的控制方法，其特征在于，步骤七中，包含以下控制逻辑：
在有效的电动汽车日用电量函数曲线以及月用电量函数曲线基础上，电网调度机构可以对风电场出力进行粗调；在此粗调的基础上，根据云服务器实时采集到的电动汽车即将补充的用电量信息，对风电场出力进行微调，更进一步减小电网波动；
如果该区域内用电高峰状态，则根据风电场出力状况及电动汽车需要补充电量实时调节其他电源出力；
如果该区域内用电低谷状态，则根据风电场出力状况及电动汽车需要补充电量实时调节风电场出力，助力清洁能源消纳。
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