WO2023029335A1

WO2023029335A1 - 一种光储充系统的参数配置方法及终端

Info

Publication number: WO2023029335A1
Application number: PCT/CN2022/070034
Authority: WO
Inventors: 石正平; 方焱琦; 张新池; 李国伟
Original assignee: Contemporary Nebula Technology Energy Co Ltd
Current assignee: Contemporary Nebula Technology Energy Co Ltd
Priority date: 2021-09-06
Filing date: 2022-01-04
Publication date: 2023-03-09
Anticipated expiration: 2024-03-06
Also published as: CN113794216B; CN113794216A

Abstract

本发明公开了一种光储充系统的参数配置方法及终端，配置市电功率与储能系统的最大输入输出功率与光伏系统的输出功率之和大于或者等于双向直流变换器的输出功率，因此能够支撑充电桩满载时的输出功率，确保系统在充电桩满载时能够正常运行；通过配置光伏系统的输出功率小于储能系统的最大输入输出功率，便于将光伏系统电量存储至储能系统，保证储能系统的安全性能；通过配置光伏系统的输出功率小于市电功率，便于通过储能变流器将功率反向输出给电网内的部件进行供电，从而合理配置光储充系统的参数；接收车辆向充电桩发送的充电需求，根据充电需求中的充电电量参数提供对应的充电方式，从而提高参数配置的准确性。

Description

一种光储充系统的参数配置方法及终端

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，特别涉及一种光储充系统的参数配置方法及终端。

背景技术

随着电动汽车快速发展，一是新能源电动汽车数量的增长，二是对新能源电动汽车充电技术的迭代，充电时间缩短即充电功率增加。对电力配网压力会越来越大。而传统充电设施是采用交流充电或者交直流充电，对电网配电容量要求高，且无法对电网峰谷能量进行调配。

使用大功率的直流充电设备配合储能电池和光伏系统对电网进行直流扩容，打造光储充一体系统，提高充电功率和降低电网配电容量要求已经成为一种趋势。为了维持光储充系统的稳定运行，不对电网造成干扰，确保用户每辆车都能够正常的充电，光储充系统难以配置合理的充电功率、储能电量和光伏系统，且光储充系统的配置参数的准确性较低。

技术问题

本发明所要解决的技术问题是：提供一种光储充系统的参数配置方法及终端，能够提高参数配置的准确性。

技术解决方案

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种光储充系统的参数配置方法，包括步骤：

配置光储充系统中储能变流器转换得到的市电功率与储能系统的最大输入输出功率与光伏系统的输出功率之和大于或者等于与充电桩连接的双向直流变换器的输出功率；

配置所述光伏系统的输出功率小于所述市电功率且小于所述储能系统的最大输入输出功率；

接收车辆向所述充电桩发送的充电需求，根据所述充电需求中的充电电量参数提供所述储能变流器转换得到的市电或者所述储能系统或者所述光伏系统进行充电。

为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：

一种光储充系统的参数配置终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

有益效果

本发明的有益效果在于：配置市电功率与储能系统的最大输入输出功率与光伏系统的输出功率之和大于或者等于双向直流变换器的输出功率，因此能够支撑充电桩满载时的输出功率，确保系统在充电桩满载时能够正常运行；通过配置光伏系统的输出功率小于储能系统的最大输入输出功率，便于将光伏系统电量存储至储能系统，保证储能系统的安全性能；通过配置光伏系统的输出功率小于市电功率，便于通过储能变流器将功率反向输出给电网内的部件进行供电，从而合理配置光储充系统的参数；接收车辆向充电桩发送的充电需求，根据充电需求中的充电电量参数提供对应的充电方式，从而提高参数配置的准确性。

附图说明

图1为本发明实施例的一种光储充系统的参数配置方法的流程图；

图2为本发明实施例的一种光储充系统的参数配置终端的示意图；

图3为本发明实施例的一种光储充系统的参数配置方法的光储充系统拓扑图；

图4为本发明实施例的一种光储充系统的参数配置方法的功率配比图；

图5为本发明实施例的一种光储充系统的参数配置方法的参数配置图。

本发明的实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1、图3至图5，本发明实施例提供了一种光储充系统的参数配置方法，包括步骤：

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：配置市电功率与储能系统的最大输入输出功率与光伏系统的输出功率之和大于或者等于双向直流变换器的输出功率，因此能够支撑充电桩满载时的输出功率，确保系统在充电桩满载时能够正常运行；通过配置光伏系统的输出功率小于储能系统的最大输入输出功率，便于将光伏系统电量存储至储能系统，保证储能系统的安全性能；通过配置光伏系统的输出功率小于市电功率，便于通过储能变流器将功率反向输出给电网内的部件进行供电，从而合理配置光储充系统的参数；接收车辆向充电桩发送的充电需求，根据充电需求中的充电电量参数提供对应的充电方式，从而提高参数配置的准确性。

进一步地，配置所述光伏系统的输出功率小于所述市电功率且小于所述储能系统的最大输入输出功率之后包括：

若所述充电桩停止向车辆充电，则将所述光伏系统的功率输出至所述储能系统；

若所述充电桩停止向所述车辆充电且所述储能系统已充电完成，则将所述光伏系统的功率输出至所述储能变流器，通过所述储能变流器将功率反向输出给电网内的部件进行供电。

由上述描述可知，若充电桩停止向车辆充电，则将多余的电量存储至储能系统，由于光伏系统的输出功率小于储能系统的最大输入输出功率，能够保证储能系统的安全性能；若充电桩停止向车辆充电且储能系统已充电完成，通过储能变流器将功率反向输出给电网内的部件进行供电，由于光伏系统的输出功率小于市电功率，能够保证光伏系统中的功率全部释放出去，从而合理配置光储充系统的参数。

进一步地，还包括：

配置所述储能变流器转换得到的市电功率小于或者等于所述储能系统的最大输入输出功率的二分之一。

由上述描述可知，在市电给储能系统充电时，市电功率小于或者等于储能系统的最大输入输出功率的二分之一，可以有效提高储能系统的寿命。

进一步地，所述接收车辆向所述充电桩发送的充电需求之前包括：

若所述车辆与所述充电桩连接，则使用低压辅助所述充电桩供电回路导通，为所述车辆供电并进行绝缘测试；

在所述绝缘测试之后，为所述充电桩投入泄放电路泄放能量，并周期性向所述车辆发送充电通信握手报文。

由上述描述可知，在接收车辆的充电需求之前，先对充电桩进行绝缘测试，在测试结束后通过投入泄放电路泄放剩余的能量，并周期性向所述车辆发送充电通信握手报文，从而保证设备的安全性。

进一步地，根据所述充电需求中的充电电量参数提供所述储能变流器转换得到的市电或者所述储能系统或者所述光伏系统进行充电包括：

根据充电桩连接的每一车辆的所述充电电量参数计算所述充电桩所需输出的充电功率；

若所述充电功率小于功率阈值，判断所述充电功率是否大于所述光伏系统的输出功率，若是，则使用所述市电和所述光伏系统对所述充电桩和所述储能系统供电，否则，使用所述光伏系统对所述充电桩和所述储能系统供电；

若所述充电功率大于或者等于功率阈值，判断所述充电功率是否大于所述储能系统的最大输入输出功率与所述光伏系统的输出功率之和，若是，则使用所述市电、储能系统和光伏系统对所述充电桩供电，否则，使用所述储能系统和光伏系统对所述充电桩供电。

由上述描述可知，根据充电桩连接的每一车辆的充电电量参数计算充电桩所需输出的充电功率，若充电功率小于功率阈值，使用市电和光伏系统对充电桩和储能系统供电；若充电功率大于或者等于功率阈值，使用市电、储能系统和光伏系统对所述充电桩供电，因此能够根据基于充电桩所需输出的充电功率灵活调整充电方式，从而合理对各设备的功率进行分配控制。

请参照图2，本发明另一实施例提供了一种光储充系统的参数配置终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

由上述描述可知，配置市电功率与储能系统的最大输入输出功率与光伏系统的输出功率之和大于或者等于双向直流变换器的输出功率，因此能够支撑充电桩满载时的输出功率，确保系统在充电桩满载时能够正常运行；通过配置光伏系统的输出功率小于储能系统的最大输入输出功率，便于将光伏系统电量存储至储能系统，保证储能系统的安全性能；通过配置光伏系统的输出功率小于市电功率，便于通过储能变流器将功率反向输出给电网内的部件进行供电，从而合理配置光储充系统的参数；接收车辆向充电桩发送的充电需求，根据充电需求中的充电电量参数提供对应的充电方式，从而提高参数配置的准确性。

进一步地，还包括：

本发明的一种光储充系统的参数配置方法及终端，适用于对光储充系统配置合理的充电功率、储能电量和光伏系统，并提高参数配置的准确性，以下通过具体实施方式进行说明：

实施例一

请参照图1、图3至图5，一种光储充系统的参数配置方法，包括步骤：

S1、配置光储充系统中储能变流器转换得到的市电功率与储能系统的最大输入输出功率与光伏系统的输出功率之和大于或者等于与充电桩连接的双向直流变换器的输出功率。

具体的，请参照图3，光储充系统的硬件组成由储能变流器（PCS），电池储能系统，直流智能充电系统和光伏发电系统组成。所有硬件统一接受能量管理系统（EMS）的调度和控制，光储充系统的硬件具体内容如下：

1.储能变流器：与电池管理系统（BMS）通信，对电池储能系统进行充放电管理，接受EMS的能量调配以及控制保护；

2.电池储能系统：由安全可靠的磷酸铁锂电池串并联组成，采样模块化设计，每个模块经过模块串并联后组成储能系统，配套电池管理系统对电池进行数据采集以及控制保护；

3.直流智能充电系统：由双向隔离直流变流器和分体式充电桩组成。配置6个分体式充电桩：

双向隔离直流变流器：双向隔离直流变流器为直流智能充电系统的功率模块，可以对电动汽车进行大功率充电，实现快速充电的目的；

分体式充电桩：作为智能充电系统的充电控制单元，具备电能计量和绝缘检测的功能，并且与电动汽车BMS通讯接口、与双向直流变换器通讯接口、与EMS通讯接口；

4.光伏系统：光伏控制器：是组成直流光伏发电系统的核心设备之一，具备MPPT（Maximum Power Point Tracking，最大功率点追踪控制太阳能控制器），能够实现高效率 DC/DC转换，光伏组件输出的直流能量转换为与储能系统直流母线匹配的电压，将绿色能源存储在储能系统中或直接给负载使用，实现可光伏发电高效率利用。光伏控制器接受电池系统BMS充电控制，接受EMS的管理和调度。

5.能量管理系统（EMS）：通过EMS实现整个微电网系统各种能源的监视和控制；对储能系统以及电动汽车充放电主要数据进行处理显示与控制保护。

在本实施例中，请参照图4，储能变流器转换市电功率A、电池储能系统最大输出输入功率B、光伏系统输出功率D和充电系统对外输出功率C，需要满足：A+B+D≥C，因此光伏功率+电池功率+储能变流器功率能够支撑充电桩满载时的输出功率，确保系统在充电桩满载时能够正常运行。

S2、配置所述光伏系统的输出功率小于所述市电功率且小于所述储能系统的最大输入输出功率。

其中，配置所述光伏系统的输出功率小于所述市电功率且小于所述储能系统的最大输入输出功率之后包括：

具体的，在本实施例中，参数配置需要满足D<A且D<B，因此在光伏系统持续发电，充电桩功率无法消耗的情况下，能够使用光伏系统给电池储能系统补电；在光伏系统持续发电，且电池储能系统无法吸纳，充电桩无法消耗的情况下，可以使用储能变流器把功率反向输出给电网，进行光伏并网，给局域网内部件反向供电。

并且光伏系统中配置有光伏控制器，具备MPPT跟踪功能，实现高效率转换。光伏组件将太阳能转换为直流电能，经直流变换器，再经充电桩可直接为电动汽车充电，多余电量经储能逆变器存储在储能系统中。交流光伏发电子系统可接受EMS能量管理系统的能量调度，保证能量利用最大化。

其中，还包括：

具体的，在本实施例中，参数配置需要满足A≤0.5*B，因此在使用市电给电池储能系统充电时，充电倍率为0.5C（C表示电池放电电流/充电电流，即电池充放电时电流大小的比率），相较于充电倍率为1C可以有效提高电池储能系统的寿命。

请参照图5，通过上述配置方法能够配置为：250kW储能变换器、500~600kWh电池储能系统（最大充放电倍率1C）、直流充电功率720kW和光伏功率250kW，该配置满足以下条件：

1.电池功率500kW~600kW+储能变换器250kW+光伏功率250kW≥充电桩功率720kW；

2.储能变换器250kW≤0.5*储能功率500kW~600kW；

3.储能变换器250kW≥光伏功率250kW；

4.电池功率500kW≥光伏功率250kW。

因此配置合理的储能功率-电网功率-光伏功率-充电功率的比例，能够确保光储充系统能够稳定持续运行。

S3、接收车辆向所述充电桩发送的充电需求，根据所述充电需求中的充电电量参数提供所述储能变流器转换得到的市电或者所述储能系统或者所述光伏系统进行充电。

其中，所述接收车辆向所述充电桩发送的充电需求之前包括：

具体的，当车辆使用交流充电桩进行充电时，充电桩控制器判断是否充电插座已连接，并锁定电子锁防止枪头脱落；进入自检阶段，低压辅助供电回路导通，为电动汽车控制装置供电，进行绝缘监测；检测结束后，将投入泄放回路泄放能量，同时开始周期发送通信握手报文；

进入充电阶段后，车辆向充电桩控制器实时发送电池充电需求的参数，参数包括：单体电芯最高允许充电电压、动力电池系统最高允许充电总电压、动力电池系统最高允许充电电流、单体电芯最高允许温度、单体电芯以及动力电池系统当前电压、SOC等。储能系统会根据该参数实时调整输出充电电压和电流，并相互发送各自的状态信息，车辆需求的充电电量会从电池储能系统或储能变流器经过双向直流变换器降压至车辆合适的电压进行充电；并且能够将充电信息上传至EMS、云平台及手机APP/小程序，车辆根据BMS内部逻辑判断是否达到充满状态，并将此报文传给控制器执行结束充电命令。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于，进一步限定了如何根据充电电量参数提供对应的充电方式，具体为：

在本实施例中，光储充系统可以使用多种运行模式，主要模式为市电、电池储能系统及光伏系统为充电桩供电；其中，光伏功率是指光伏最大输出功率，比如上述的光伏功率为250kW即为光伏最大输出功率为250kW，而因为日照强度的不同，每一个时刻的光伏系统的输出功率是实时变化的。

具体的，在本实施例中，储能变换器转换得到的市电功率为250kW、电池储能系统的最大输入输出功率为500kWh、光伏系统的输出功率为200kW、功率阈值为500kW；

充电桩所需功率≤200kW时，由光伏组件给电池储能系统和充电桩供电；

200kW<充电桩所需功率<500kW时，由光伏组件和市电给电池储能系统和充电桩供电；

500kW≤充电桩所需功率≤500kW+200kW时，由电池储能系统和光伏系统对充电桩供电；

充电桩所需功率>500kW+200kW时，由市电、电池储能系统和光伏系统对充电桩供电。

而在其他等同实施例中，若光伏能量不足的情况下，比如晚上，则光伏系统的输出功率较小，此时，为了优先满足充电桩所需功率，由市电和储能给充电桩供电。

整个功率分配由EMS系统统筹各部件功率，进行控制，因此配置合理的充电桩数量和充电功率，能够确保满足车辆的充电功率需求，保证场站的轮换率。

实施例三

请参照图2，一种光储充系统的参数配置终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现实施例一或二的一种光储充系统的参数配置方法的各个步骤。

综上所述，本发明提供的一种光储充系统的参数配置方法及终端，配置市电功率与储能系统的最大输入输出功率与光伏系统的输出功率之和大于或者等于双向直流变换器的输出功率，因此能够支撑充电桩满载时的输出功率，确保系统在充电桩满载时能够正常运行；若充电桩停止向车辆充电，则将多余的电量存储至储能系统，由于光伏系统的输出功率小于储能系统的最大输入输出功率，能够保证储能系统的安全性能；若充电桩停止向车辆充电且储能系统已充电完成，通过储能变流器将功率反向输出给电网内的部件进行供电，由于光伏系统的输出功率小于市电功率，能够保证光伏系统中的功率全部释放出去，从而合理配置光储充系统的参数；配置储能变流器转换得到的市电功率小于或者等于储能系统的最大输入输出功率的二分之一，有效提高储能系统的寿命；接收车辆向充电桩发送的充电需求，根据充电需求中的充电电量参数提供对应的充电方式，从而提高参数配置的准确性。

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同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

一种光储充系统的参数配置方法，其特征在于，包括步骤：

配置光储充系统中储能变流器转换得到的市电功率与储能系统的最大输入输出功率与光伏系统的输出功率之和大于或者等于与充电桩连接的双向直流变换器的输出功率；

配置所述光伏系统的输出功率小于所述市电功率且小于所述储能系统的最大输入输出功率；

接收车辆向所述充电桩发送的充电需求，根据所述充电需求中的充电电量参数提供所述储能变流器转换得到的市电或者所述储能系统或者所述光伏系统进行充电。
根据权利要求1所述的一种光储充系统的参数配置方法，其特征在于，配置所述光伏系统的输出功率小于所述市电功率且小于所述储能系统的最大输入输出功率之后包括：

若所述充电桩停止向车辆充电，则将所述光伏系统的功率输出至所述储能系统；

若所述充电桩停止向所述车辆充电且所述储能系统已充电完成，则将所述光伏系统的功率输出至所述储能变流器，通过所述储能变流器将功率反向输出给电网内的部件进行供电。
根据权利要求1所述的一种光储充系统的参数配置方法，其特征在于，还包括：

配置所述储能变流器转换得到的市电功率小于或者等于所述储能系统的最大输入输出功率的二分之一。
根据权利要求1所述的一种光储充系统的参数配置方法，其特征在于，所述接收车辆向所述充电桩发送的充电需求之前包括：

若所述车辆与所述充电桩连接，则使用低压辅助所述充电桩供电回路导通，为所述车辆供电并进行绝缘测试；

在所述绝缘测试之后，为所述充电桩投入泄放电路泄放能量，并周期性向所述车辆发送充电通信握手报文。
根据权利要求1所述的一种光储充系统的参数配置方法，其特征在于，根据所述充电需求中的充电电量参数提供所述储能变流器转换得到的市电或者所述储能系统或者所述光伏系统进行充电包括：

根据充电桩连接的每一车辆的所述充电电量参数计算所述充电桩所需输出的充电功率；

若所述充电功率小于功率阈值，判断所述充电功率是否大于所述光伏系统的输出功率，若是，则使用所述市电和所述光伏系统对所述充电桩和所述储能系统供电，否则，使用所述光伏系统对所述充电桩和所述储能系统供电；

若所述充电功率大于或者等于功率阈值，判断所述充电功率是否大于所述储能系统的最大输入输出功率与所述光伏系统的输出功率之和，若是，则使用所述市电、储能系统和光伏系统对所述充电桩供电，否则，使用所述储能系统和光伏系统对所述充电桩供电。
一种光储充系统的参数配置终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

配置光储充系统中储能变流器转换得到的市电功率与储能系统的最大输入输出功率与光伏系统的输出功率之和大于或者等于与充电桩连接的双向直流变换器的输出功率；

配置所述光伏系统的输出功率小于所述市电功率且小于所述储能系统的最大输入输出功率；

接收车辆向所述充电桩发送的充电需求，根据所述充电需求中的充电电量参数提供所述储能变流器转换得到的市电或者所述储能系统或者所述光伏系统进行充电。
根据权利要求6所述的一种光储充系统的参数配置终端，其特征在于，配置所述光伏系统的输出功率小于所述市电功率且小于所述储能系统的最大输入输出功率之后包括：

若所述充电桩停止向车辆充电，则将所述光伏系统的功率输出至所述储能系统；

若所述充电桩停止向所述车辆充电且所述储能系统已充电完成，则将所述光伏系统的功率输出至所述储能变流器，通过所述储能变流器将功率反向输出给电网内的部件进行供电。
根据权利要求6所述的一种光储充系统的参数配置终端，其特征在于，还包括：

配置所述储能变流器转换得到的市电功率小于或者等于所述储能系统的最大输入输出功率的二分之一。
根据权利要求6所述的一种光储充系统的参数配置终端，其特征在于，所述接收车辆向所述充电桩发送的充电需求之前包括：

若所述车辆与所述充电桩连接，则使用低压辅助所述充电桩供电回路导通，为所述车辆供电并进行绝缘测试；

在所述绝缘测试之后，为所述充电桩投入泄放电路泄放能量，并周期性向所述车辆发送充电通信握手报文。
根据权利要求6所述的一种光储充系统的参数配置终端，其特征在于，根据所述充电需求中的充电电量参数提供所述储能变流器转换得到的市电或者所述储能系统或者所述光伏系统进行充电包括：

根据充电桩连接的每一车辆的所述充电电量参数计算所述充电桩所需输出的充电功率；

若所述充电功率小于功率阈值，判断所述充电功率是否大于所述光伏系统的输出功率，若是，则使用所述市电和所述光伏系统对所述充电桩和所述储能系统供电，否则，使用所述光伏系统对所述充电桩和所述储能系统供电；

若所述充电功率大于或者等于功率阈值，判断所述充电功率是否大于所述储能系统的最大输入输出功率与所述光伏系统的输出功率之和，若是，则使用所述市电、储能系统和光伏系统对所述充电桩供电，否则，使用所述储能系统和光伏系统对所述充电桩供电。