一種基於區域配電協調控制的電動汽車充電管理系統及方法與流程
2023-06-25 04:11:41
本發明涉及電動汽車充電領域，尤其涉及一種基於區域配電協調控制的電動汽車充電管理系統及方法。
背景技術：
目前，純電動汽車的發展極為迅速，大量電動汽車同時充電會導致配電網電壓下降，並有可能造成電壓過低等問題。比如，某一個小區(樓宇)某一時段大量電動汽車充電接入配電網，會導致該區域配電負荷急劇增大，嚴重時甚至導致停電等惡劣事件。電動汽車充電給區域配電網帶來電壓的不穩定性，單靠傳統發電設備調度的電力輔助服務已經很難解決問題。
為了解決上述技術問題，現有技術提出多種電動汽車參與配電網的電壓調節的調度方案，其基本原理是將電動汽車作為電網的儲能設備，通過調度電動汽車的充放電操作減小配電網中負荷的大小，從而減緩電壓的下降幅度。也即，當電動汽車充電需求對區域配電網衝擊較大時，通過連接在該區域配電網下的其他同意接受調度的電動汽車向配電網注入無功功率從而達到穩定電網電壓的目的。電動汽車向配電網輸電是保證電網穩定的重要技術手段，但電動汽車反覆充放電造成電能的浪費，同時也加速了電池的老化，降低電池使用壽命。為此，在實際中應當儘量降低電動汽車的反覆充放電。
故，針對目前現有技術中存在的上述缺陷，實有必要進行研究，以提供一種方案，解決現有技術中存在的缺陷。
技術實現要素：
有鑑於此，確有必要提供一種基於區域配電協調控制的電動汽車充電管理系統及方法，用戶通過設置電動汽車的允許充電時間，區域配電協調控制平臺收集各個充電裝置的信息並結合當前配電網負荷狀況為每個充電裝置分配電動汽車的實際充電時間；本發明通過調整電動汽車的充電時間進而在不影響用戶使用需求的情況下實現電動汽車主動參與區域配電網的電壓調節，以一種簡單的調度結構，節省配電網電壓穩定的維護成本，在一定程度上減少了電動汽車向電網輸電的需求，提高電池使用壽命。
為了克服現有技術的缺陷，本發明的技術方案如下：
一種基於區域配電協調控制的電動汽車充電管理系統，包括設置在每個配電網線路上的區域配電協調控制平臺以及設置在該線路用電區域中用於為電動汽車提供充電的充電裝置；所述充電裝置接入區域配電協調控制平臺，所述區域配電協調控制平臺獲取每個充電裝置的設置信息以及結合配電網負荷狀況規劃充電裝置的實際工作時間並將規劃信息發送給充電裝置；所述充電裝置根據規劃信息控制電動汽車的實際充電時間；
所述充電裝置包括充電管理單元和充電執行模塊，其中，所述充電管理單元至少包括設置模塊、控制模塊和通訊模塊；
所述設置模塊用於電動汽車充電時用戶輸入設置信息，所述設置信息至少包括允許充電時段信息；
所述通訊模塊用於與所述區域配電協調控制平臺進行數據通信；
所述控制模塊與所述設置模塊、通訊模塊和充電執行模塊相連接，用於控制所述充電裝置的工作；所述控制模塊將設置信息通過所述通訊模塊上傳至所述區域配電協調控制平臺以及獲取所述通訊模塊接收的規劃信息並根據該規劃信息控制所述充電執行模塊的工作狀態實現對電動汽車實際充電時間的管理。
優選地，還包括用戶手持智能設備，所述用戶手持智能設備能夠通過網絡接入所述充電裝置並實現遠程配置設置信息。
優選地，所述通訊模塊為wifi模塊、3g模塊、4g模塊或5g模塊中的任一種。
為了克服現有技術的缺陷，本發明還公開了一種基於區域配電協調控制的電動汽車充電管理方法，包括以下步驟：
步驟s1：在用戶端充電裝置中設置充電管理單元，所述充電管理單元用於管理充電裝置的工作；
步驟s2：電動汽車連接充電裝置充電時，用戶主動配置充電管理單元的設置信息並將該設置信息發送至區域配電協調控制平臺；所述設置信息至少包括電動汽車允許充電時段信息；
步驟s3：區域配電協調控制平臺獲取每個充電裝置的設置信息以及結合配電網負荷狀況為每個充電裝置規劃實際工作時間並將規劃信息發送給充電管理單元；
步驟s4：充電管理單元根據規劃信息控制充電裝置的工作狀態實現對電動汽車實際充電時間的管理進而調節配電網的線路電壓在合理範圍內。
優選地，還包括以下步驟：
在區域配電協調控制平臺的協調控制下，電動汽車作為配電網的儲能裝備向配電網輸送無功功率。
優選地，在步驟s2中，用戶通過手持智能設備接入充電管理單元並實現遠程配置設置信息。
優選地，所述充電管理單元至少包括設置模塊、控制模塊和通訊模塊；
所述設置模塊用於電動汽車充電時用戶設置允許充電時段信息；
所述通訊模塊用於與所述區域配電協調控制平臺進行數據通信；
所述控制模塊與所述設置模塊、通訊模塊和充電執行模塊相連接，用於控制所述充電裝置的工作；所述控制模塊將允許充電時段信息通過所述通訊模塊上傳至所述區域配電協調控制平臺以及獲取所述通訊模塊接收的規劃信息並根據該規劃信息控制充電執行模塊的工作狀態實現對電動汽車實際充電時間的管理。
本發明通過用戶設置電動汽車的充電時間段並結合當前配電網負荷狀況合理安排電動汽車的實際工作時間，通過分時調度電動汽車充電時間實現配電網線路電壓在合理範圍內。採用本發明的技術方案，既不影響用戶電動汽車的使用，也可解決大量電動汽車同時充電產生的電壓降落問題，節省配電網電壓穩定的維護成本，在一定程度上減少了電動汽車向電網輸電的需求，提高電動汽車電池使用壽命。
附圖說明
圖1為配電網的示意圖。
圖2為本發明基於區域配電協調控制的電動汽車充電管理系統的原理框圖。
圖3為本發明中充電裝置的原理框圖。
圖4為本發明基於區域配電協調控制的電動汽車充電管理方法的流程框圖。
如下具體實施例將結合上述附圖進一步說明本發明。
具體實施方式
以下將結合附圖對本發明提供的技術方案作進一步說明。
參見圖1，所示為配電網的示意圖，配電網分為多條配電線路，每條配電線路均負責本用電區域的供電，在實際中，某一時段大量電動汽車充電接入，會導致該區域配電負荷急劇增大，嚴重時甚至導致停電等惡劣事件。
申請人對現有技術的充電裝置進行了深入研究，發現存在以下缺陷：現有技術採用的充電裝置均為離線式，同時均是充電連接後就直接開始充電，因此，極易造成某一時段電動汽車充電量的激增且無法進行配電需求協調控制。然而，實際中，電動汽車充電需求的時間靈活，只要在用戶設定的時間點前完成任務即可。例如用戶希望使用電動汽車的時間早上9點，那麼只要在早上8：00點之前完成充電就能符合用戶使用需求，假設充滿電所需時間是3個小時，那麼在該電動汽車充電電池可在接入後至早晨6：00之間的任意時間開始啟動充電。為此，申請人提出電動汽車充電時間的靈活性可主動參與配電網電壓調節，通過區域配電協調控制，合理安排電動汽車的實際充電時間，能夠避免某一時段電動汽車充電量的激增，從而保證配電網電壓穩定。
參見圖2，所示為本發明基於區域配電協調控制的電動汽車充電管理系統的原理框圖，包括設置在每個配電網線路上的區域配電協調控制平臺以及設置在該線路用電區域中用於為電動汽車提供充電的充電裝置；每個充電裝置均接入區域配電協調控制平臺，區域配電協調控制平臺獲取每個充電裝置的設置信息以及結合配電網負荷狀況規劃充電裝置的實際工作時間並將規劃信息發送給充電裝置；充電裝置根據規劃信息控制電動汽車的實際充電時間。由於充電裝置能夠接入區域配電協調控制平臺，從而將傳統離線式充電裝置改為網絡式充電裝置，能夠實現區域配電協調控制。
參見圖3，所示為本發明中充電裝置的原理框圖，充電裝置包括充電管理單元和充電執行模塊，其中，電管理單元用於管理充電裝置的工作。充電管理單元和充電執行模塊可以一體設置為一個控制箱，也可以分體設置。比如，在對現有技術充電裝置進行改造的工程中，可以在原有充電裝置中分體加裝充電管理單元，進而可以方便的實現充電裝置的網絡改造。
充電管理單元至少包括設置模塊、控制模塊和通訊模塊；
設置模塊用於電動汽車充電時用戶輸入設置信息，設置信息包括允許充電時段信息、充滿電時間、功率等信息；
通訊模塊用於與區域配電協調控制平臺進行數據通信；
控制模塊與設置模塊、通訊模塊和充電執行模塊相連接，用於控制充電裝置的工作；控制模塊將允許充電時段信息通過通訊模塊上傳至區域配電協調控制平臺以及獲取通訊模塊接收的規劃信息並根據該規劃信息控制充電執行模塊的工作狀態實現對電動汽車實際充電時間的管理。
採用上述技術方案，區域配電協調控制平臺能夠收集各個充電裝置的信息並結合當前配電網負荷狀況為每個充電裝置分配電動汽車的實際充電時間；從而通過調整電動汽車的充電時間在不影響用戶使用需求的情況下實現電動汽車主動參與區域配電網的電壓調節；本發明以一種簡單的調度結構，克服了現有技術某一時段電動汽車充電量的激增的技術問題，節省配電網電壓穩定的維護成本，在一定程度上減少了電動汽車向電網輸電的需求，提高電動汽車電池使用壽命。
在一種優選實施方式，還包括用戶手持智能設備，用戶手持智能設備能夠通過網絡接入充電裝置並實現遠程配置設置信息。從而用戶能夠方便地配置設置信息，以及當計劃有變時，能夠及時調整設置信息。
在一種優選實施方式，通訊模塊為wifi模塊、3g模塊、4g模塊或5g模塊中的任一種。
參見圖4，所示為本發明基於區域配電協調控制的電動汽車充電管理方法的流程框圖，包括以下步驟：
步驟s1：在用戶端充電裝置中設置充電管理單元，充電管理單元用於管理充電裝置的工作；
步驟s2：電動汽車連接充電裝置充電時，用戶主動配置充電管理單元的設置信息並將該設置信息發送至區域配電協調控制平臺；設置信息至少包括電動汽車允許充電時段信息；
步驟s3：區域配電協調控制平臺獲取每個充電裝置的設置信息以及結合配電網負荷狀況為每個充電裝置規劃實際工作時間並將規劃信息發送給充電管理單元；
步驟s4：充電管理單元根據規劃信息控制充電裝置的工作狀態實現對電動汽車實際充電時間的管理進而調節配電網的線路電壓在合理範圍內。
上述技術方案中，通過分時調度調整電動汽車的充電時間，從而能夠在不影響用戶使用需求的情況下實現電動汽車主動參與區域配電網的電壓調節，以一種低成本的方式減輕電網的負擔。
當電動汽車分時充電調度仍無法保證電網平衡時，電動汽車作為移動儲能裝備可以為電網提供削峰填谷、旋轉備用、頻率調節、電壓調節等輔助服務，從而從配電網獲取一定收益並維持電網的安全穩定運行。在一種優選實施方式中，還包括以下步驟：
在區域配電協調控制平臺的協調控制下，電動汽車作為配電網的儲能裝備向配電網輸送無功功率。在一定程度上減少了電動汽車向電網輸電的需求，提高電動汽車電池使用壽命。
在一種優選實施方式中，在步驟s2中，用戶通過手持智能設備接入充電管理單元並實現遠程配置設置信息。
在一種優選實施方式中，充電管理單元至少包括設置模塊、控制模塊和通訊模塊；
設置模塊用於電動汽車充電時用戶設置允許充電時段信息；
通訊模塊用於與區域配電協調控制平臺進行數據通信；
控制模塊與設置模塊、通訊模塊和充電執行模塊相連接，用於控制充電裝置的工作；控制模塊將允許充電時段信息通過通訊模塊上傳至區域配電協調控制平臺以及獲取通訊模塊接收的規劃信息並根據該規劃信息控制充電執行模塊的工作狀態實現對電動汽車實際充電時間的管理。
以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護範圍內。
對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。