一种具有分布式光伏交易的充电桩系统技术方案

一种具有分布式光伏交易的充电桩系统，包括电力设备、监控管理工作站、交易管理系统、配电网络、数据网络、充电设备、换电设备、监测设备，交易管理系统通过数据网络控制电动汽车和充电设备的交易，光伏设备包括光伏阵列、逆变器、光伏转换电路、全桥转换器以及稳压电路，光伏阵列通过光伏转换电路与直流母线连接，通过逆变器与低压电网连接。

A Charging Pile System with Distributed Photovoltaic Trading

A charging pile system with distributed photovoltaic trading includes power equipment, monitoring management station, trading management system, distribution network, data network, charging equipment, power exchange equipment, monitoring equipment. The trading management system controls the trading of electric vehicles and charging equipment through data network. Photovoltaic equipment includes light. Voltage array, inverter, photovoltaic conversion circuit, full bridge converter and voltage stabilization circuit. Photovoltaic array is connected with DC bus through photovoltaic conversion circuit and low voltage grid through inverter.

【技术实现步骤摘要】
一种具有分布式光伏交易的充电桩系统
本专利技术属于充电桩领域，特别涉及一种具有分布式光伏交易的充电桩系统。
技术介绍
作为电动汽车运行不可或缺的充电设施，充电桩的大范围覆盖是推动电动汽车走进千家万户的强有力保障，是得以成功推广的先决条件。目前国内电动汽车的定位局限在城市交通工具，充电设施的分布也局限在城市范围内；对于充电设施的能量来源多为公用电网。这种模式主要带来三方面影响：首先，电动汽车动力电池续航能力有限，充电站建设地点的局限性限制了电动汽车行驶里程；其次，虽然电动汽车不产生尾气污染，但所用电能很有可能来自煤炭火力发电，并没有从根源上消除污染，只是将污染转移给了火电厂；充电站的运营会产生多次谐波影响电网电能品质，电动汽车普及后用电量会超出现有电网承受能力。结合光伏发电特点，应用光伏产生电能作为电动汽车动力电池能量来源可以很好的解决上述三个问题，具有巨大社会和经济价值。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是如何通过光伏充电有效持续的供电，对此本专利技术提供一种具有分布式光伏交易的充电桩系统，一种具有分布式光伏交易的充电桩系统，包括电力设备、监控管理工作站、交易管理系统、配电网络、数据网络、充电设备、换电设备、监测设备，电力设备包括光伏设备、火力发电站、风力发电站；充电设备包括直流充电桩、交流充电桩；配电网络包高压电网、低压电网、直流母线、高压配电柜、配电变压器、低压配电柜；数据网络包括以太网和CAN总线；监测设备包括摄像机、烟感传感器、红外传感器；监控管理工作站通过以太网与站控计算机连接，站控计算机通过监测设备对电力设备、配电网络和充电设备进行监控，交易管理系统通过数据网络控制电动汽车和充电设备的交易，光伏设备包括光伏阵列、逆变器、光伏转换电路、全桥转换器以及稳压电路，光伏阵列通过光伏转换电路与直流母线连接，通过逆变器与低压电网连接，低压电网的三相电通过稳压电路稳压后与直流母线连接，直流母线通过全桥变换器与直流充电桩连接，从而为电动汽车进行充电，光伏转换电路由Boost电路、MOSFET驱动电路、主控电路、信号采集电路组成，主控电路为MCU电路，包括PWM模块和A/D转换器，信号采集电路获取光伏阵列输出端的电压模拟信号和电流模拟信号，通过A/D转换器得到电压数字信号和电流数字信号，主控电路对电压数字信号和电流数字信号进行计算，通过最大功率跟踪算法确定PWM脉冲占空比，PWM模块输出PWM脉冲信号经过MOSFET驱动电路处理后作用于Boost电路的开关管。本专利技术的有益效果：(1)通过光伏充电有效降低了污染；(2)通过光伏充电提高了充电桩的适应能力；(3)结合交易管理系统，实现了光伏的分布式电量供应，极大的增强充电桩和光伏设备的利用率；(4)通过区块链技术构建安全、可靠的充电桩共享交易环境，极大地方便充电用户.附图说明图1为本专利技术的充电桩系统框图；图2为本专利技术的光伏设备构成示意图；图3为本专利技术的交易管理系统控制方法流程图；图4为本专利技术的电池更换设备结构示意图；图5为本专利技术的PID切换原理图；图6为本专利技术的直流充电桩控制系统图；；具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。本专利技术的实施例参考图1-6所示。一种具有分布式光伏交易的充电桩系统，包括电力设备、监控管理工作站、交易管理系统、配电网络、数据网络、充电设备、换电设备、监测设备，电力设备包括光伏设备、火力发电站、风力发电站；充电设备包括直流充电桩、交流充电桩；配电网络包高压电网、低压电网、直流母线、高压配电柜、配电变压器、低压配电柜；数据网络包括以太网和CAN总线；监测设备包括摄像机、烟感传感器、红外传感器；监控管理工作站通过以太网与站控计算机连接，站控计算机通过监测设备对电力设备、配电网络和充电设备进行监控，交易管理系统通过数据网络控制电动汽车和充电设备的交易，光伏设备包括光伏阵列、逆变器、光伏转换电路、全桥转换器以及稳压电路，光伏阵列通过光伏转换电路与直流母线连接，通过逆变器与低压电网连接，低压电网的三相电通过稳压电路稳压后与直流母线连接，直流母线通过全桥变换器与直流充电桩连接，从而为电动汽车进行充电，逆变器将直流电转换为交流电，全桥变换器为单端式、推挽式、半桥式或全桥式；光伏转换电路由Boost电路、MOSFET驱动电路、主控电路、信号采集电路组成，主控电路为MCU电路，包括PWM模块和A/D转换器，信号采集电路获取光伏阵列输出端的电压模拟信号和电流模拟信号，通过A/D转换器得到电压数字信号和电流数字信号，主控电路对电压数字信号和电流数字信号进行计算，通过最大功率跟踪算法确定PWM脉冲占空比，PWM模块输出PWM脉冲信号经过MOSFET驱动电路处理后作用于Boost电路的开关管。光伏阵列选用七片230W多晶硅板，将各个多晶硅板输出进行串联，总开路电压为259V，将直流母线电压为400V。交易管理系统通过数据网络控制电动汽车和充电设备的交易，具体的控制方法为：步骤1，注册阶段，交易管理系统采用基于云计算的互联网环境架构，建立基于区块链系统，所有电动汽车、所有充电设备和所有运营商都在区块链系统上注册，使得区块链系统成为值得信赖的第三方，以保证双方资金安全和运营支付；步骤2，调度阶段，根据电动汽车车主的需求和运营商的政策，制定调度策略；步骤3，认证阶段，电动汽车和充电设备使用椭圆曲线密码学计算哈希函数，这些函数无法通过钥匙反推从而确保密码的安全，电动汽车和充电设备之间相互认证，如果认证是有效的并且与身份匹配，则充电的请求被接受；步骤4，充电阶段，电动汽车进行充电，完成后，充电设备记录交易的信息。步骤1具体为：步骤1.1，所有电动汽车EVs{EV1,EV2,...,EVn}中的每一个电动汽车EVi选择随机数并计算Qi＝xiP，然后，每一个电动汽车EVi在区块链中广播请求(mi,sigi(H(mi)))，其中mi＝IDi||IDj||T，(1≤i≤n,1≤j≤n,i≠j)；步骤1.2，所有充电桩CPs{CP1,CP2,...,CPl}中的每一个充电桩CPi检查签名，计算属于自身的签名数量αi＝f(xixi+1)xi+2P，计算每一个电动汽车充电桩CPi在区块链中广播请求(mi',sigi(H(mi')))，其中mi'＝IDi||s||Ci||T；步骤1.3，运营商O验证签名，并计算用户i的共享密钥(1≤i≤l,1≤j≤l,i≠j)，在区块链中广播Ki；步骤1.4，区块链中的所有电动汽车、所有充电设备和所有运营商接收Ki，并计算共享公有密钥在区块链中所有充电桩都有可以看到该密钥，形成见证。其中，椭圆曲线值域，Qi：用户i的附加组参数，P：椭圆曲线的n阶基数，mi：电动汽车EVi用户签名，mi'：充电桩CPi用户签名，H()：哈希函数，sigi()：数字签名函数，IDi：用户i的识别号，IDj：用户j的识别号，T：时间戳；αi：用户i的签名值，Ci：用户i的隐藏约束，用户i的曲线函数，f()：私有单向函数；步骤2具体为：共有四种调度策略，包括最短路径调度、最短到达时间调度、最低消费成本调度和最短等待时间，最短路径调度为基于电动汽车到每个充电桩的距离的计算选择最短路径的充电桩；最短到达时间调度为基于电动汽车到每个充电桩的时间的计算选择最短到达时间的充电桩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有分布式光伏交易的充电桩系统，包括电力设备、监控管理工作站、交易管理系统、配电网络、数据网络、充电设备、换电设备、监测设备，电力设备包括光伏设备、火力发电站、风力发电站；充电设备包括直流充电桩、交流充电桩；配电网络包高压电网、低压电网、直流母线、高压配电柜、配电变压器、低压配电柜；数据网络包括以太网和CAN总线；监测设备包括摄像机、烟感传感器、红外传感器；监控管理工作站通过以太网与站控计算机连接，站控计算机通过监测设备对电力设备、配电网络和充电设备进行监控，交易管理系统通过数据网络控制电动汽车和充电设备的交易，光伏设备包括光伏阵列、逆变器、光伏转换电路、全桥转换器以及稳压电路。

【技术特征摘要】
1.一种具有分布式光伏交易的充电桩系统，包括电力设备、监控管理工作站、交易管理系统、配电网络、数据网络、充电设备、换电设备、监测设备，电力设备包括光伏设备、火力发电站、风力发电站；充电设备包括直流充电桩、交流充电桩；配电网络包高压电网、低压电网、直流母线、高压配电柜、配电变压器、低压配电柜；数据网络包括以太网和CAN总线；监测设备包括摄像机、烟感传感器、红外传感器；监控管理工作站通过以太网与站控计算机连接，站控计算机通过监测设备对电力设备、配电网络和充电设备进行监控，交易管理系统通过数据网络控制电动汽车和充电设备的交易，光伏设备包括光伏阵列、逆变器、光伏转换电路、全桥转换器以及稳压电路。2.根据权利要求1所述的一种具有分布式光伏交易的充电桩系统，其特征在于：光伏阵列通过光伏转换电路与直流母线连接，通过逆变器与低压电网连接，低压电网的三相电通过稳压电路稳压后与直流母线连接，直流母线通过全桥变换器与直流充电桩连接，从而为电动汽车进行充电，光伏转换电路由Boost电路、MOSFET驱动电路、主控电路、信号采集电路组成，主控电路为MCU电路，包括PWM模块和A/D转换器，信号采集电路获取光伏阵列输出端的电压模拟信号和电流模拟信号，通过A/D转换器得到电压数字信号和电流数字信号，主控电路对电压数字信号和电流数字信号进行计算，通过最大功率跟踪算法确定PWM脉冲占空比，PWM模块输出PWM脉冲信号经过MOSFET驱动电路处理后作用于Boost电路的开关管。3.根据权利要求2所述的一种具有分布式光伏交易的充电桩系统，其特征在于：逆变器将直流电转换为交流电，全桥变换器为单端式、推挽式、半桥式或全桥式。4.根据权利要求2所述的一种具有分布式光伏交易的充电桩系统，其特征在于：光伏阵列选用七片230W多晶硅板，将各个多晶硅板输出进行串联，总开路电压为259V，将直流母线电压为400V。5.根据权利要求1所述的一种具有分布式光伏交易的充电桩系统，其特征在于交易管理系统通过数据网络控制电动汽车和充电设备的交易的控制方法为：步骤1，注册阶段，交易管理系统采用基于云计算的互联网环境架构，建立区块链交易系统，所有电动汽车、所有充电设备和所有运营商都在区块链系统上注册，使得区块链系统成为值得信赖的第三方，以保证双方资金安全和运营支付；步骤2，调度阶段，根据电动汽车车主的需求和运营商的政策，制定调度策略；步骤3，认证阶段，电动汽车和充电设备使用椭圆曲线密码学计算哈希函数，这些函数无法通过钥匙反推从而确保密码的安全，电动汽车和充电设备之间相互认证，如果认证是有效的并且与身份匹配，则充电的请求被接受；步骤4，充电阶段，电动汽车进行充电，完成后，充电设备记录交易的信息。6.根据权利要求5所述的一种具有分布式光伏交易的充电桩系统，其特征在于步骤1具体为：步骤1.1，所有电动汽车EVs{EV1,EV2,...,EVn}中的每一个电动汽车EVi选择随机数并计算Qi＝xiP，然后，每一个电动汽车EVi在区块链中广播请求(mi,sigi(H(mi)))，其中mi＝IDi||IDj||T，(1≤i≤n,1≤j≤n,i≠j)；步骤1.2，所有充电桩CPs{CP1,CP2,...,CPl}中的每一个充电桩CPi检查签名，计算属于自身的签名数量αi＝f(xixi+1)xi+2P，计算每一个电动汽车充电桩CPi在区块链中广播请求(m′i,sigi(H(m′i)))，其中m′i＝IDi||s||Ci||T；步骤1.3，运营商O验证签名，并计算用户i的共享密钥(1≤i≤l,1≤j≤l,i≠j)，在区块链中广播Ki；步骤1.4，区块链中的所有电动汽车、所有充电设备和所有运营商接收Ki，并计算共享公有密钥在区块链中所有充电桩都有可以看到该密钥，形成见证。其中，椭圆曲线值域，Qi：用户i的附加组参数，P：椭圆曲线的n阶基数，mi：电动汽车EVi用户签名，m′i：充电桩CPi用户签名，H()：哈希函数，sigi()：数字签名函数，IDi：用户i的识别号，IDj：用户j的识别号，T：时间戳；αi：用户i的签名值，Ci：用户i的隐藏约束，用户i的曲线函数，f()：私有单向函数。7.根据权利要求5所述的一种具有分布式光伏交易的充电桩系统，其特征在于步骤2具体为：共有四种调度策略，包括最短路径调度、最短到达时间调度、最低消费成本调度和最短等待时间，最短路径调度为基于电动汽车到每个充电桩的距离的计算选择最短路径的充电桩；最短到达时间调度为基于电动汽车到每个充电桩的时间的计算选择最短到达时间的充电桩；最低消费成本调度为基于电动汽车到每个充电桩的消费成本的计算选择最低消费的充电桩；最短等待时间调度为基于计算电动汽车在每个充电桩前等待时间的计算选择最短等待时间的充电桩；需要充电的电动汽车EVQ综合上述四种调度选择最优的充电桩CPG。8.根据权利要求5所述的一种具有分布式光伏交易的充电桩系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭伟成，
申请(专利权)人：宁波智果科技咨询服务有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33