智能用電小區電動汽車充電的能源控制與分配系統的製作方法

2023-05-29 12:43:56

專利名稱：智能用電小區電動汽車充電的能源控制與分配系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電動汽車充電系統，尤其是智能用電小區電動汽車充電的能源控制與分配系統。
背景技術：
隨著經濟社會的不斷發展，人民的生活水平不斷提高，電力作為居民多彩生活的重要支撐力量對人民的生活水平的提高有著不可估量的作用。傳統的發電手段存在對環境汙染嚴重、利用率不高、材料不可再生等缺點，而且資源有限，現階段已經不能滿足人民日益增長的用電需求，在用電高峰期出現限電、停電等舉措，所以發展清潔能源發電有著十分重要的意義。目前世界範圍內正在掀起清潔能源發展浪潮，主要能源消費大國都將發展清潔能源作為拉動經濟增長、帶動產業、保障能源安全和降低溫室氣體排放的重要途徑，美國、歐盟都提出了中長期可再生能源發展目標。我國也不例外，以智能電網的發展為契機，高度重視新能源發電，不斷突破新能源發電的各種關鍵難點，促進了我國新能源的規模化發展，實現能源變革，對經濟社會可持續發展提供更加安全、優質的能源有著重要的意義。智能用電小區是智能電網在用電環節的重要體現，在智能用電小區建設清潔能源發電系統，可以滿足居民用電的需求，緩解傳統電網運行的壓力，還可以使電力用戶通過出售多餘電能獲取一定的收入。汽車作為經濟社會發展的產物，給人們的生活方式帶來了巨大的變換，方便了人們的生活，提高了人們的工作效率，但傳統汽車容易造成環境汙染問題。在此背景下，新能源汽車得到了世界範圍內多個國家的支持，且形成了新能源汽車發展的新一輪熱潮。在所有技術創新中，電力驅動具有極其重要的地位，具有少耗能、更環保、更具有可持續性等優點。電動汽車必然有著廣闊的發展前景，隨著各種政策的支持，居民將更多的選擇電動汽車作為代步工具。隨著智能用電小區的發展，小區內的電動汽車充電設施的建設也保證了電動汽車充電的便捷性、實時性，促進了電動汽車的進一步發展。併網接入技術是新能源發電的關鍵技術，智能用電小區大範圍的併網接入會對傳統的電網產生較大的衝擊，造成電能質量的不穩定以及對電網頻率造成影響，所以解決清潔能源接入問題，對電網的運行有著重要的意義。同時，電動汽車的充電對電網的穩定運行同樣是一個挑戰，大範圍的充電會造成電力供應不足、電力質量下降等不利因素，所以解決電動汽車充電問題是十分重要的問題。

實用新型內容本實用新型的目的在於提出一種智能用電小區電動汽車充電的能源控制與分配系統，用於解決清潔能源發電接入對電網造成的衝擊，減少大量電動汽車充電對電網運行造成的幹擾。為了克服現有技術的缺陷，本實用新型採用如下技術方案實現[0008]一種智能用電小區電動汽車充電的能源控制與分配系統，包括管理伺服器、中心 智能終端伺服器以及各充電系統，所述管理伺服器與中心智能終端伺服器進行有線連接， 所述中心智能終端伺服器分別與各充電控制系統進行無線連接。[0009]進一步地，所述充電系統包括智能終端伺服器、控制裝置、儲能裝置、切換裝置、保 護裝置、清潔能源發電設備和充電樁，所述智能終端伺服器分別與控制裝置、切換裝置和充 電樁進行有線或無線通信，所述控制裝置分別通過電力線與儲能裝置和切換裝置連接，所 述保護裝置分別通過電力線與切換裝置和充電樁連接，所述清潔能源發電設備分別通過電 力線與切換裝置、控制裝置連接，所述切換裝置進行供電電源的切換。[0010]進一步地，每個充電系統的智能終端伺服器分別與中心智能終端伺服器及相鄰充 電系統的智能終端進行有線或無線通信。[0011]進一步地，每兩個相鄰充電系統的切換裝置均通過電力線連接成環形結構。[0012]進一步地，所述中心智能終端伺服器與各充電系統的智能終端伺服器之間分別通 過WiFi或ZigBee進行無線通信並組成網狀拓撲結構。[0013]進一步地，所述智能終端伺服器與充電樁之間通過CAN總線、RS232總線或RS485 總線進行雙向通信。[0014]進一步地，所述智能終端伺服器與控制裝置之間通過CAN總線、RS232總線或 RS485總線進行雙向通信。[0015]進一步地，所述智能終端伺服器與切換裝置之間通過CAN總線、RS232總線或 RS485總線進行雙向通信。[0016]進一步地，所述管理伺服器包括小區管理伺服器和家庭管理伺服器。[0017]本實用新型的有益效果在於[0018]本實用新型提出的用於電動汽車充電的能源控制與分配系統，用以解決清潔能源 發電接入對電網造成的衝擊、大量電動汽車充電對電網運行造成的巨大壓力問題。該系統 可以充分優先利用小區內部的清潔能源用於電動汽車充電，在滿足電動汽車充電的同時能 夠最大程度地實現小區內部清潔能源消耗，可以減少小區用戶將多餘電量出售給電網企業 所帶來的電網幹擾、減少大量電動汽車充電對電網運行造成的幹擾等。


[0019]圖1是本實用新型智能用電小區電動汽車充電的能源控制與分配系統的結構圖。
具體實施方式
[0020]
以下結合附圖對本實用新型的能源控制與分配系統作進一步地詳細描述。[0021]如圖1所示，智能用電小區電動汽車充電的能源控制與分配系統，包括管理服務 器、中心智能終端伺服器以及多個充電系統，每個充電系統均包括智能終端伺服器、控制裝 置、儲能裝置、切換裝置、保護裝置、清潔能源發電設備和充電樁。[0022]管理伺服器包括小區管理伺服器和家庭管理伺服器小區管理伺服器負責整個小 區的電動汽車充電相關管理，對家庭授權使用的清潔能源進行控制和分配，在小區範圍的 實現清潔能源最大程度的內部消耗，儘可能減少接入電網時對電網產生的幹擾，保持電網 的穩定，滿足小區範圍內的電動汽車充電需求，同時使擁有清潔能源的用戶獲取額外的電費收入；家庭管理伺服器負責本家庭所擁有的清潔能源的管理，家庭管理伺服器可以直觀地觀察到清潔能源發電設備的電量產生量以及儲能裝置的剩餘儲存量，並結合自家擁有的電動汽車的充電需求以及家庭用電需求，決定是否將剩餘電量進行出售，對清潔能源發電剩餘電量的使用進行授權，為鼓勵用戶將多餘清潔能源用於小區內部儲能消耗，可以將出售電價制定與出售給電網企業一致。中心智能終端伺服器是整個系統的核心設備，負責整個系統的具體管理，接收管理伺服器的命令，執行相關操作或者向管理伺服器主動上報相關終端狀態信息等。中心智能終端伺服器與各充電系統中的智能終端伺服器採用網狀的通信方式進行通信，採用WiFi/ZigBee的無線通信方式進行組網，各充電系統的智能終端伺服器之間的通信需要先經過中心智能終端伺服器，由中心智能終端伺服器決定智能終端伺服器的通信對象。例如，用戶I所在的充電系統I存在電動汽車充電的需求，其本身所擁有的清潔能源設備發電量不能滿足需求，且儲能裝置儲存電量也不足，通過一定的控制，其優先使用小區內部清潔能源，通過充電樁與智能終端伺服器之間的通信向智能終端伺服器發送利用其他用戶的清潔能源的請求，智能終端伺服器將此請求通過中心智能終端伺服器發送給小區管理伺服器，小區管理伺服器根據小區用戶對各自的清潔能源使用的授權結果將可以利用的清潔能源的用戶的相關信息發送給中心智能終端伺服器，中心智能終端伺服器將通信對象告知智能終端伺服器，由於智能終端伺服器之間採用網狀通信，所以智能終端伺服器之間很容易建立通信，而且通過與中心智能終端伺服器之間的通信，可以減少各充電系統的智能終端伺服器建立通信對象的時間。在此基礎上，目標智能終端伺服器向目標切換裝置發送切換命令，將多餘電能通過環形結構連接的電纜傳輸給存在充電需求的充電樁。如圖1所示，智能終端伺服器與控制裝置、切換裝置以及充電樁之間可以進行雙向通信，通信媒介可以採用相同形式，也可以採用不同形式，通常選擇下述三種中的一種或多種CAN總線、RS232、RS485。正常工作狀態下，智能終端伺服器根據清潔能源的發電量信息(該信息由控制單元進行檢測並發送給智能終端)，以及用戶端暫時無需用電的需求，通過向控制裝置發送命令，執行向儲能裝置充電操作，即在無電動汽車充電情況下，發電設備將發電量通過控制裝置的控制，存儲在儲能裝置中；當用戶存在電動汽車充電的需求時，將電動汽車的充電接口接入充電樁，優先使用本用戶所擁有的清潔能源，如果清潔能源發電設備的發電量能滿足用戶設定的充電容量需求則直接進行充電，否則，充電樁與智能終端伺服器進行通信，告知這一需求，智能終端伺服器通過向控制裝置發送控制命令，儲能裝置開始提供其自身儲存的電量，如果執行此操作後仍然不能滿足充電需求，就轉向前文內容所述的小區內部儲能消耗的環節，如果仍然不能滿足需求，就通過切換裝置接入市電，最終滿足電動汽車充電的需求。切換裝置負責市電、本切換裝置所屬用戶區域的清潔能源發電設備及儲能裝置和本切換裝置所屬用戶區域之外的清潔能源發電設備及儲能裝置三者之間的電源切換。由於電動汽車充電過程中對充電質量要求較高，所以充電樁與切換裝置之間存在保護裝置，該保護裝置能夠保證充電質量的穩定性，如果電能質量較差，可以採取保護措施停止充電，以免對電動汽車的充電電池造成損害。最後應該說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對其限制，結合上述實施例對本實用新型進行了詳細說明，所屬領域的普通技術人員應當理解到本領域技術人員依然可以對本實用新型的具體實施方式
進行修改或者等同替換，但這些修改或變更均在申請待批的權利要求保護範圍之中。。
權利要求1.一種智能用電小區電動汽車充電的能源控制與分配系統，其特徵在於該系統包括管理伺服器、中心智能終端伺服器以及各充電系統，所述管理伺服器與中心智能終端伺服器進行有線連接通信，所述中心智能終端伺服器分別與各充電控制系統進行無線連接通 目。
2.根據權利要求1所述的智能用電小區電動汽車充電的能源控制與分配系統，其特徵在於所述充電系統包括智能終端伺服器、控制裝置、儲能裝置、切換裝置、保護裝置、清潔能源發電設備和充電樁，所述智能終端伺服器分別與控制裝置、切換裝置和充電樁進行有線或無線通信，所述控制裝置分別通過電力線與儲能裝置和切換裝置連接，所述保護裝置分別通過電力線與切換裝置和充電樁連接，所述清潔能源發電設備分別通過電力線與切換裝置、控制裝置連接，所述切換裝置進行供電電源的切換。
3.根據權利要求2所述的智能用電小區電動汽車充電的能源控制與分配系統，其特徵在於每個充電系統的智能終端伺服器分別與中心智能終端伺服器及相鄰充電系統的智能終端進行有線或無線通信。
4.根據權利要求2所述的智能用電小區電動汽車充電的能源控制與分配系統，其特徵在於每兩個相鄰充電系統的切換裝置均通過電力線連接成環形結構。
5.根據權利要求2所述的智能用電小區電動汽車充電的能源控制與分配系統，其特徵在於所述中心智能終端伺服器與各充電系統的智能終端伺服器之間分別通過WiFi或ZigBee進行無線通信並組成網狀拓撲結構。
6.根據權利要求2所述的智能用電小區電動汽車充電的能源控制與分配系統，其特徵在於所述智能終端伺服器與充電樁之間通過CAN總線、RS232總線或RS485總線進行雙向通信。
7.根據權利要求2所述的智能用電小區電動汽車充電的能源控制與分配系統，其特徵在於所述智能終端伺服器與控制裝置之間通過CAN總線、RS232總線或RS485總線進行雙向通信。
8.根據權利要求2所述的智能用電小區電動汽車充電的能源控制與分配系統，其特徵在於所述智能終端伺服器與切換裝置之間通過CAN總線、RS232總線或RS485總線進行雙向通信。
9.根據權利要求1所述的智能用電小區電動汽車充電的能源控制與分配系統，其特徵在於所述管理伺服器包括小區管理伺服器和家庭管理伺服器。
專利摘要本實用新型涉及一種電動汽車充電系統，尤其是智能用電小區電動汽車充電的能源控制與分配系統。該系統包括管理伺服器、中心智能終端伺服器以及各充電系統，所述管理伺服器與中心智能終端伺服器進行有線連接通信，所述中心智能終端伺服器分別與各充電控制系統進行無線連接通信。該系統可以充分優先利用小區內部的清潔能源用於電動汽車充電，在滿足電動汽車充電的同時能夠最大程度地實現小區內部清潔能源消耗，可以減少小區用戶將多餘電量出售給電網企業所帶來的電網幹擾、減少大量電動汽車充電對電網運行造成的幹擾等。
文檔編號H02J7/00GK202840567SQ20122038887
公開日2013年3月27日 申請日期2012年8月7日 優先權日2012年8月7日
發明者陳志勇, 宋衛峰, 馮海燕, 姚繼明, 張 浩, 蔡萬升, 張立武, 李炳林, 梁雲, 郭經紅 申請人:山西省電力公司太原供電分公司, 中國電力科學研究院, 國網電力科學研究院, 國家電網公司