一种基于整体功率协调控制的充电桩系统技术方案

一种基于整体功率协调控制的充电桩系统，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，其中，站控计算机对充电设备采用整体功率协调控制。

【技术实现步骤摘要】
一种基于整体功率协调控制的充电桩系统
本专利技术属于充电桩领域，特别涉及一种基于整体功率协调控制的充电桩系统。
技术介绍
充电站对于电动汽车推广和普及具有决定性的作用,在全球范围内电动汽车的发展和充电设施的建设同步展开,美国和其他一些发达国家对无人值守电站的研究一直处于领先地位,通过智能化的监控系统来实现充电站管理的自动化和智能化,提高充电安全性水平和效率。目前尚无具有普遍适用性的充电站监控系统。现阶段对充电站的功率控制技术不多，充电站通过自己的管理决策实现总功率可控状态下的充电，降低充电站充电工作对电网的影响，为充电站的大规模建设做好铺垫。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是如何协调充电桩系统的供电功率，对此本专利技术提供一种基于整体功率协调控制的充电桩系统，本专利技术的技术方案为：一种基于整体功率协调控制的充电桩系统，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，其中，站控计算机对充电设备采用整体功率协调控制，具体为：步骤1、充电设备执行功率分配前，先对所有电动汽车接入的充电设备的功率输出能力进行统计，得到充电设备输出总功率；步骤2、读取电网功率阈值；步骤3、充电设备输出总功率与电网功率阈值进行比较，如果电网功率阈值大于充电设备输出总功率，则可分配总功率为充电设备输出总功率，相当于无功率限制，充电设备在各自的能力范围内按照既定充电策略进行充电，如果充电设备输出总功率大于电网功率阈值，则可分配的总功率为电网功率阈值,即可分配总功率不超过电网调度的限定值；步骤4、采集各个充电设备当前的包括输出功率、充电状态、是否有新车接入在内的信息，结合步骤3得出的可分配总功率制定分配策略，将分配的功率值下发至每一台充电设备；步骤5，判断充电站内直至有新车加入或有车退出充电，如果是，则重新执行步骤1，如果否，则继续步骤4；其中，步骤4的分配策略具体为站控计算机将依据电网功率阈值和充电设备输出总功率制定分配策略，具体包括如下步骤：步骤4.1，读取可分配总功率；在一个控制周期的初期，先采集电网的限定值PX和电动汽车接入的充电机功率值PJ，在执行分配时，分配功率值为Pset，Pset＝min(PX,PJ)；步骤4.2，预测充电功率；在计算出分配功率值Pset后，进行充电需求的统计预测，电动汽车在充电前预测其最大充电功率，对处于恒流充电阶段和新加入的电动汽车，其预测功率均为计算得出的最大充电功率，对处于恒压充电阶段的充电机，其预测功率为当前输出，统计预测功率需求将作为功率分配的依据；步骤4.3，统计充电时间；功率分配算法使用到已充电时间，对所有充电机的已充电时间进行统计；步骤4.4，根据功率分配算法进行功率分配。其中，步骤4.4的功率分配算法具体为：步骤4.4.1，根据对充电机的已充电时间设置权重，表1已充电时间与权重对应关系表步骤4.4.2，初级分配，有m台充电设备处于恒流充电阶段，其充电需求均为预测的最大充电功率，有n台充电设备处于恒压充电阶段，其充电需求为当前输出的功率，则第i台电动汽车分配的初级分配功率值PF(i)为：步骤4.4.3，当执行完步骤4.4.2分配后，如果电动汽车的功率分配功率值Pi超过其最大充电功率，则需要进行次级分配，将初级分配中存在的不能利用的冗余分配量，再次分配到还有增加功率分配空间的充电机中，次级分配将根据充电设备还可提升的空间按比例分配，二次分配的增量△PM(i)如下所示：△PM(i)＝PM(i)-PF(i)(PM(i)<PF(i))，△PM(i)＝0(PM(i)＝PF(i))，其中，PM(i)：第i台电动汽车的充电机功率值，β(i)：第i台电动汽车的权重，β(i)为β1、β2或β3，PS：冗余功率值。本专利技术的有益效果：(1)整体功率协调控制作为一种有效的功率分配手段，在充电站消耗总功率被限制的情况下，一方面同一时间能为更多的用户提供服务，另一方面充电功率尽可能地被利用，创造更多的经济价值；(2)整体功率协调控制保证尽可能多的充电设备处于工作状态，减少等待电动汽车的数量，充电站将电网调度部门发送的功率较为合理分配至每一台充电设备。通过BMS电池管理单元到蓄电池SOC、SOH和电池内阻信息，进而控制充电桩对蓄电池进行相应的充电操作；(3)通过BMS电池管理单元到蓄电池SOC、SOH和电池内阻信息，进而控制充电桩对蓄电池进行相应的充电操作；(4)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为本专利技术的整体功率协调控制流程图；图3为本专利技术的直流充电桩控制系统图；图4为本专利技术的BMS电池管理单元与充电桩连接示意图；图5为本专利技术的光伏设备构成示意图；图6为本专利技术的交易管理系统控制方法流程图；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。一种基于整体功率协调控制的充电桩系统，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，其中，站控计算机对充电设备采用整体功率协调控制，具体为：步骤1、充电设备执行功率分配前，先对所有电动汽车接入的充电设备的功率输出能力进行统计，得到充电设备输出总功率；步骤2、读取电网功率阈值；步骤3、充电设备输出总功率与电网功率阈值进行比较，如果电网功率阈值大于充电设备输出总功率，则可分配总功率为充电设备输出总功率，相当于无功率限制，充电设备在各自的能力范围内按照既定充电策略进行充电，如果充电设备输出总功率大于电网功率阈值，则可分配的总功率为电网功率阈值,即可分配总功率不超过电网调度的限定值；步骤4、采集各个充电设备当前的包括输出功率、充电状态、是否有新车接入在内的信息，结合步骤3得出的可分配总功率制定分配策略，将分配的功率值下发至每一台充电设备；步骤5，判断充电站内直至有新车加入或有车退出充电，如果是，则重新执行步骤1，如果否，则继续步骤4；其中，步骤4的分配策略具体为站控计算机将依据电网功率阈值和充电设备输出总功率制定分配策略，具体包括如下步骤：步骤4.1，读取可分配总功率；在一个控制周期的初期，先采集电网的限定值PX和电动汽车接入的充电机功率值PJ，在执行分配时，分配功率值为Pset，Pset＝min(PX,PJ)；步骤4.2，预测充电功率；在计算出分配功率值Pset后，进行充电需求的统计预测，电动汽车在充电前预测其最大充电功本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于整体功率协调控制的充电桩系统，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，其中，站控计算机对充电设备采用整体功率协调控制，具体为：步骤1，充电设备执行功率分配前，先对所有电动汽车接入的充电设备的功率输出能力进行统计，得到充电设备输出总功率；步骤2，读取电网功率阈值；步骤3，充电设备输出总功率与电网功率阈值进行比较，如果电网功率阈值大于充电设备输出总功率，则可分配总功率为充电设备输出总功率，相当于无功率限制，充电设备在各自的能力范围内按照既定充电策略进行充电，如果充电设备输出总功率大于电网功率阈值，则可分配的总功率为电网功率阈值,可分配总功率不超过电网调度的限定值；步骤4，采集各个充电设备当前的包括输出功率、充电状态、是否有新车接入在内的信息，结合步骤3得出的可分配总功率制定分配策略，将分配的功率值下发至每一台充电设备；步骤5，判断充电站内直至有新车加入或有车退出充电，如果是，则重新执行步骤1，如果否，则继续步骤4。...

【技术特征摘要】
1.一种基于整体功率协调控制的充电桩系统，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，其中，站控计算机对充电设备采用整体功率协调控制，具体为：步骤1，充电设备执行功率分配前，先对所有电动汽车接入的充电设备的功率输出能力进行统计，得到充电设备输出总功率；步骤2，读取电网功率阈值；步骤3，充电设备输出总功率与电网功率阈值进行比较，如果电网功率阈值大于充电设备输出总功率，则可分配总功率为充电设备输出总功率，相当于无功率限制，充电设备在各自的能力范围内按照既定充电策略进行充电，如果充电设备输出总功率大于电网功率阈值，则可分配的总功率为电网功率阈值,可分配总功率不超过电网调度的限定值；步骤4，采集各个充电设备当前的包括输出功率、充电状态、是否有新车接入在内的信息，结合步骤3得出的可分配总功率制定分配策略，将分配的功率值下发至每一台充电设备；步骤5，判断充电站内直至有新车加入或有车退出充电，如果是，则重新执行步骤1，如果否，则继续步骤4。2.根据权利要求1所述的一种基于整体功率协调控制的充电桩系统，其特征在于步骤4的分配策略具体为站控计算机将依据电网功率阈值和充电设备输出总功率制定分配策略，具体包括如下步骤：步骤4.1，读取可分配总功率；在一个控制周期的初期，先采集电网的限定值PX和电动汽车接入的充电机功率值PJ，在执行分配时，分配功率值为Pset，Pset＝min(PX,PJ)；步骤4.2，预测充电功率；在计算出分配功率值Pset后，进行充电需求的统计预测，电动汽车在充电前预测其最大充电功率，对处于恒流充电阶段和新加入的电动汽车，其预测功率均为计算得出的最大充电功率，对处于恒压充电阶段的充电机，其预测功率为当前输出，统计预测功率需求将作为功率分配的依据；步骤4.3，统计充电时间；功率分配算法使用到已充电时间，对所有充电机的已充电时间进行统计；步骤4.4，根据功率分配算法进行功率分配。3.根据权利要求2所述的一种基于整体功率协调控制的充电桩系统，其特征在于步骤4.4的功率分配算法具体为：步骤4.4.1，根据已充电时间与权重对应关系表对充电机的已充电时间设置权重，步骤4.4.2，初级分配，有m台充电设备处于恒流充电阶段，其充电需求均为预测的最大充电功率，有n台充电设备处于恒压充电阶段，其充电需求为当前输出的功率，则第i台电动汽车分配的初级分配功率值PF(i)为：步骤4.4.3，当执行完步骤4.4.2分配后，如果电动汽车的功率分配功率值Pi超过其最大充电功率，则需要进行次级分配，将初级分配中存在的不能利用的冗余分配量，再次分配到还有增加功率分配空间的充电机中，次级分配将根据充电设备还可提升的空间按比例分配，二次分配的增量△PM(i)如下所示：△PM(i)＝PM(i)-PF(i)(PM(i)<PF(i))，△PM(i)＝0(PM(i)＝PF(i))，其中，PM(i)：第i台电动汽车的充电机功率值，β(i)：第i台电动汽车的权重，β(i)为β1、β2或β3，PS：冗余功率值。4.根据权利要求1所述的一种基于整体功率协调控制的充电桩系统，其特征在于监控管理工作站的监控内容包括：对直流充电桩和交流充电桩的运行状态及输入、输出参数进行监控，运行状态包括电压、电流、开关状态、保护状态,采集接入到系统的电动汽车和电池信息,控制充电桩的输出参数满足充电需求，监控配电网络的配变接入点的主要电能质量指标,包括电压偏差、频率偏差、三相不平衡、谐波电压畸变及各次谐波含有率指标,监测指标的异常预警功能,并能够根据需要进行无功补偿和谐波治理装置的投切来改善电能质量，配电变压器输入侧功率、电压、电流、功率因数、总有功电量、总无功电量的监视,对配电变压器继电保护化态、合闸及负荷开关状态进行实时监测和控制；对充电设备或者换电设备区域内及...

【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