一种有序充电系统及有序充电方法技术方案

本发明专利技术提供了一种有序充电系统及有序充电方法，所述有序充电系统包括配电主站装置、融合终端装置以及充电桩系统，配电主站装置用于与融合终端装置进行策略下发以及状态上报，融合终端装置用于通过实时通信方式与融合终端装置进行负荷分配以及状态上报，充电桩系统包括V2G充电桩，V2G充电桩包括双向AC/DC变换器以及双向DC/DC变换器，双向AC/DC变换器用于作为V2G充电桩的前级电路，双向DC/DC变换器用于作为V2G充电桩的后级电路；本发明专利技术所述的技术方案，实现了电动汽车的有序充电以及有序供电，解决了目前面临的现有电网条件下充电资源制约电动汽车充电数量难题。制约电动汽车充电数量难题。制约电动汽车充电数量难题。

【技术实现步骤摘要】
一种有序充电系统及有序充电方法


[0001]本专利技术涉及电力调控
，具体涉及一种有序充电系统及有序充电方法。

技术介绍

[0002]随着世界经济的快速发展，清洁能源利用问题越来越受各国广泛关注，以清洁电能作为动力的电动汽车得到了极大的发展机遇，各国政府纷纷出台各项政策扶持和促进电动汽车的产业发展。德国规划2021年前电动汽车规模发展到120万辆，美国更是规划将来电动汽车作为家庭出行的主要工具，而我国也正式将电动汽车产业列入国家鼓励产业，且相继发布了电动汽车免购置税及购置补贴、基础设施奖励等政策鼓励促进电动汽车产业的发展。电动汽车市场销售量迅速增加，2014年电动汽车全国销售7.9万辆，2016年增长至32.4万辆，2017年更是达到了55.4万辆。截至2018年01月，新能源汽车保有量达180万辆，占全球市场保有量50％以上，预计将在2021年达到500万辆以上。
[0003]由此可以预计，在国家政策鼓励和技术越来越成熟的情况下，越来越多的私人会选择购买电动汽车。工信部电动汽车发展战略研究报告预测显示，预计2030年全国电动汽车保有量将达到6000万辆，假设每辆电动汽车以7kw的充电功率和70%的同时率充电，负荷峰值功率将达到惊人的近３亿千瓦，约占2030年全国预计总装机容量23.3亿千瓦的12.9％。假如私人电动汽车均选择通过住宅小区分散接入电网，这样一方面目前大部分己建小区本身在规划和设计时就没有考虑到电动汽车充电要求，面临着无法满足大量电动汽车的接入充电需求的问题，以致用户最后不得不选择放弃，这严重影响了电动汽车的推广和使用。而且电动汽车充电负荷具有时空随机性和间歇性特征，随着电动汽车的大量使用，电动汽车充电将成为全国电能使用中不可忽视的重要组成部分。可是，大量电动汽车集中某时刻充电，会短时间接近甚至超过台区设计容量，给电网运行和电网设备带来安全隐患和经济损失，引起电能质量降低、电压波动大、网络损耗率增大等一系列问题，同时也会极大增加电网调度的压力，如增大区域电网负荷峰谷差、缩短变压器运行寿命等。
[0004]另一方面，电动汽车停车状态较长，远大于车充满电所需时间，因此具有较大的充电时间和功率调度裕度，可以有效减小电动汽车发展对于电网的压力，有利于电网系统稳定经济运行。所以，研究电动汽车有序充电控制策略，针对性地制定与台区相匹配的高效经济充电计划，这对保障电动汽车电能供给和电网运行安全，提升电网设备利用率，促进清洁能源消纳都有非常重要的意义。
[0005]（1）可提高清洁能源消纳能力，促进交通领域节能减排通过设置多种充电方案，合理引导电动汽车用户使用清洁能源电力，将大幅提高风能、太阳能利用率。到2020与2030年，充电基础设施与清洁能源互动的电量占比分别按10％与40％考虑，则增加消纳清洁能源电量为58亿kwh和1614亿kwh，分别相当于2016年全国弃风弃光电量的10％和451％。
[0006]（2）可提高配网设备利用率，延缓配网建设投资针对居民用户电动汽车充电桩进行有序充电管理，可以降低规模化集中充电对局
部配网和配变的负荷冲击，保障配变稳定运行和居民生活用电，延缓配网改造投资，提高设备利用率。
[0007]（3）可保障电动汽车电能供给，满足用户经济充电需求通过有序充电控制，可以将电动汽车用户引导到非电网负荷高峰的“谷价”时段充电，降低用户的充电成本，同时有效提高电网接入充电设施的能力，满足更多的电动汽车充电需求。以北京地区为例，现有发输配电能力，谷电可利用电能量为2694万kwh，按照日行90km耗电量18kwh计算，夜间低谷时段可为约150万辆电动轿车充满电。此外在电力市场环境下，通过有序充电能抑制高峰时段市场恶意竞价行为，有效保障用户充电经济性。
[0008]利用有序充电和V2G技术实现电动汽车与电网互动应用，以共享经济模式让电动汽车富裕的电池成为电网的移动储能，参与电网调节多种辅助服务，是目前提升电网平衡能力最经济的方式，在高比例可再生能源渗透下为电力平衡提供支撑，同时可以有效降低电动汽车用户的用车成本，有利于促进电动汽车产业发展，提高电能在交通用能的比例，降低石油资源对外依存度，进一步助力可再生能源的发展，服务能源清洁低碳转型。
[0009]V2G技术是利用电气、通信、电子、计算机等专业的知识来实现电动汽车与电网之间的互动。它描述了这样一种关系:当电动汽车或者混动汽车处于闲置状态时，利用电动汽车的蓄电池作为储能单元，通过智能电网作为中间的媒介，来实现削峰填谷的作用，也实现了电动汽车的有序充放电行为。电动汽车与电网之间的关系图如图1所示。
[0010]近年来，新能源行业得到了各国的重视，利用风能以及太阳能进行发电的产业得到了飞速发展。根据REN21的2018年报告有关数据显示，2017年可再生能源发电量净增加值占全球发电产业发电量的70%，其扩大了可再生能源的能力，2018年可再生能源发电量前十名的国家。由于这些新能源发电具有随机性和不可靠性，当其被接入电网时，因其稳定性较差，会导致电网电压的不间断供电，也会在并网时产生较大的冲击电流以及引入新的谐波问题。因此需要改善电网的架构，增加新的无功补偿设备，提高公共连接点短路容量比，从而改善新能源发电自身带来的能量不持续性，确保电网的稳定运行。
[0011]单个电动汽车向电网回馈电能的力量是有限的，但当大量的电动汽车并入电网时就会产生影响。电动汽车接入电网带来的规模化充电需求给我们带来的既是挑战，也是全新的机遇。由于电力系统中的负荷每时每刻都在变化中，当电网负荷超过基本容量时，调峰电厂就会作为备用电能储备来进行供电；当用电负荷低于基本负荷发电时，基本负荷发电输出就会高于用电需求量，这就会浪费很大一部分没有并使用过的电能。另一方面，由于新能源发电系统接入电网带来的闪变，也增加了电网的能源成本，因此需要对电动汽车的充放电进行合理安排。接入电网的电动汽车也可以作为分布式的储能系统，在电力需求小、电价较低时给电动汽车车载电池进行充电，在电力需求大、电力价格高时将电动汽车蓄电池的电能回馈给电网，这样可以达到削峰填谷的作用。电动汽车拥有者也可以用电高峰时向电网进行售电，在用电低谷时向电网进行购电，车主也可以在其中获取一定的经济效益。这种做法不仅有利于电网的平稳运行，也给迅速发展的新能源行业带来了新的想法与思路，V2G系统图如图2所示。
[0012]车辆到电网(V2G)的概念最早是由Amory Letendre的学者于1995年提出的，然后由美国特拉华大学的Willlett Kempton教授进一步研究。2007年10月，成功地将电动汽车作为研究对象进行了研究，并纳入了电网，以接受和批准电网调度准则，每辆电动汽车都可
以从中受益。随后，丹麦政府，新能源协会和德国西门子共同启动了电动汽车充放电技术项目工程。这标志着电动汽车V2G技术在丹麦得到广泛应用。该实验的含义是，V2G技术可以参与风能的调度，并且在调度过程中起着很重要的作用，如果风能过多，它们可以用作储能系统将能量被反馈到电网。合理的控制可减本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有序充电系统，其特征在于，包括配电主站装置、融合终端装置以及充电桩系统，所述配电主站装置用于与所述融合终端装置进行策略下发以及状态上报，所述融合终端装置用于通过实时通信方式与所述融合终端装置进行负荷分配以及状态上报，所述充电桩系统包括V2G充电桩，所述V2G充电桩包括双向AC/DC变换器以及双向DC/DC变换器，所述双向AC/DC变换器用于作为所述V2G充电桩的前级电路，所述双向DC/DC变换器用于作为所述V2G充电桩的后级电路；所述配电主站装置包括充电桩单元，所述充电桩单元包括运行状态展示模块、有序策略制定模块以及设备管理模块；所述配电主站装置用于制定大尺度范围的充电桩负荷调控策略并下发到所述融合终端装置；所述融合终端装置，包括上行通信应用程序、MQTT Broker、数据中心应用程序、采集应用程序以及有序充电应用程序；所述上行通信应用程序用于将实际充电运行数据上行传输给配电主站装置；所述MQTT Broker包括 MQTT 消息服务器软件，所述MQTT Broker还用于运行MQTT 消息服务器软件；所述数据中心应用程序用于部署和安装满足业务功能的程序；所述采集应用程序用于采集配变运行状态；所述MQTT Broker和所述数据中心应用程序还用于数据传输；所述采集应用程序用于采集配变运行状态，所述有序充电应用程序用于负荷分析、策略计算、状态上报以及策略下发，其中，融合终端装置为素数融合终端装置；所述充电桩系统包括有序充电桩充电运营管理平台、有序充电桩以及充电应用程序；所述有序充电桩充电运营管理平台用于与所述充电应用程序进行状态上报以及充电需求下发；所述有序充电桩用于与所述有序充电桩充电运营管理平台进行状态上报以及充电下发；所述有序充电桩充电运营管理平台用于对有序充电桩的充电和放电进行调控管理，所述充电应用程序可以将充电需求上报至所述有序充电桩充电运营管理平台。2.根据权利要求1所述的有序充电系统，其特征在于，所述有序策略制定模块用于根据区域负荷分布和调控需求，结合车联网平台传递的用户参与充放电信息，制定大尺度范围的充电桩负荷调控策略，通过4G通信下发到素数融合终端装置；所述运行状态展示模块用于接收所述融合终端装置通过4G通信上报的实际充电运行数据，做数据展示和闭环数据分析；所述设备管理模块用于对接入的有序充电桩进行管理。3.根据权利要求1所述的有序充电系统，其特征在于，所述有序充电桩通过4G通信将状态上报至所述有序充电桩充电运营管理平台并通过4G通信接收其充电下发指令，所述有序充电桩充电运营管理平台与所述充电应用程序之间采用4G通信方式进行通信。4.根据权利要求1所述的有序充电系统，其特征在于，所述有序充电桩充电运营管理平台在满足用电需求的前提下采用有序方式充电、参与V2G应用服务，也可以采用竞价方式优先满足用户紧急充电需求。5.根据权利要求1所述的有序充电系统，其特征在于，所述充电桩系统中的V2G充电桩，包括电动车接入充电装置、电流整合传输装置、电网接入装置，其中，所述电动车接入充电装置，用于接入电...

【专利技术属性】
技术研发人员：岑迪庆，谢运夫，黄建平，陈浩，李钟煦，王益进，刘明波，陈捷，何锡姣，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司宁波供电公司，
类型：发明
国别省市：