一种基于小区级别的智能充/放电微网系统及控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于小区级别的智能充/放电微网系统及其控制方法，涉及小区级微电网智能充/放电技术领域，系统包括微网管理模块、负荷监控模块、用电管理模块、供电管理模块及用户终端模块。系统对用户充/放/电需求及其他负荷情况进行实时监控，并通过对用电负荷优先级进行动态调整，分时分级制定电价，通过价格机制引导用户参与削峰填谷，实现了小区级电网电动车有序充/放电管理，大幅提升小区级电网电动车充/放电承载力，显著提高小区级电网的可靠性和安全性。可靠性和安全性。可靠性和安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于小区级别的智能充/放电微网系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及小区级微电网智能充/放电
，尤其涉及一种基于小区级别的智能充/放电微网系统及控制方法。

技术介绍

[0002]随着电动车技术的逐渐成熟和成本的不断下降，越来越多的消费者开始选择新能源汽车，据中汽协预测，2022年全年将销售新能源车600万量，市场渗透率将超过20％；随着新能源汽车保有量的不断增加，充电问题也日益突出，特别是针对居民小区的充电问题日益凸显。存在的主要问题有：
[0003](1)受制于小区电力总容量问题，充电桩等基础设施数量无法与小区住户电动车数量匹配，无法满足电动车充电需求，特别是一些老旧小区，电动车充电问题更加严重。
[0004](2)另一方面，在已有安装有充电桩的小区，因充电过程未能有效管控，仅仅按照小区最大功率进行充电桩匹配，造成大量有效容量的浪费，小区用电容量不能有效利用的局面。
[0005](3)此外住户还存在应急快充的需求，但受到小区电容量限制，大功率充电会对小区电网产生较大冲击，影响客户其他用电需求，因此目前大部分的快充桩都需要使用社会快充桩，没有居民小区内使用的快充桩，使用便利性差。
[0006](4)此外很多小区因容量限制等问题，在用电高峰容易造成小区短时超负荷运行，造成输入侧过流保护，但这种因短时峰值功率过大造成的保护概率较低，如果为满足峰值功率需求而进行电力增容，不仅成本高昂，经济性较差。
[0007]随着小区电动车越来越多，电动车既是用电单元，同时也是一个储能单位，传统的小区电网的架构和管理系统已完全不能满足新的电网发展需求，建立小区级别的智能微电网系统将显得极为迫切。

技术实现思路

[0008]本专利技术提供了一种基于小区级别的智能充/放电微网系统及控制方法，目的是为了解决现有技术中存在的缺点。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于小区级别的智能充/放电微网系统，包括：
[0010]微网管理模块，根据负荷监控模块上传的用电负荷、用电管理模块上传的不同用电端口电动车的SOC状态与负荷种类以及用户终端的交互信息，对微网内的负荷进行分级管理，并通过用总体实时用电负荷指数K
p
分时分级制定电价；
[0011]负荷监控模块，安装于外网与小区内网、小区内网和微网之间，实时监控小区总体的用电负荷情况，并根据小区总体的用电负荷情况获得微网的总体实时用电负荷指数K
p
；
[0012]用电管理模块，对当前电动车充电、储能电池充电以及其他负荷的用电情况进行实时监控，通过总体实时用电负荷指数K
p
对用电负荷功率进行限制或实现负荷的投切控
制，同时上传不同用电端口电动车的SOC状态及负荷种类至微网管理模块；
[0013]供电管理模块，用于对当前微网内的储能电池的放电管理、分布式能源的接入管理、电动车以V2G模式向微电网供电管理以及外网的供电管理；
[0014]用户终端模块，与微网管理模块通信连接，为用户提供来自微网管理模块的充/放电价格参数、用户充电负荷的优先级信息，以及提供向微网管理模块发送用户充/放电功率及相应的充/放电时段的请求参数。
[0015]优选的，所述微网的总体实时用电负荷指数K
p
计算公式如下：
[0016][0017]其中，P
r
为实时用电负荷功率，P
c
可用功率，P
e
为供电模块功率，η
e
为供电模块输出效率。。
[0018]优选的，所述微网管理模块还对电动车用电负荷进行分级管理，具体包括：
[0019]根据充电电动车电量SOC和充电模式的不同对充电电动车的负荷等级进行分级；
[0020]通过价格机制调节充电时的负荷等级。
[0021]优选的，所述微网管理模块与负荷之间设置有智能开关，且所述微网管理模块与智能开关之间通信连接，所述微网管理模块通过智能开关对相关负荷进行远程控制。
[0022]优选的，所述用电管理模块包括电动车慢充管理子模块、电动车快充管理子模块、储能电池充电管理子模块以及其他负荷用电管理子模块；
[0023]所述电动车慢充管理子模块通过智能开关与内网相连接，用于交流慢充；
[0024]所述电动车快充管理子模块通过具有双向功能的PCS整流器将电动车与内网相连；
[0025]所述储能电池管理子模块通过双向DC/DC与电动车快充管理子模块并联，共同为快充电动车提供充电服务需求；
[0026]所述其他负荷用电管理子模块与小区外网连接，同时通过智能开关与微网连接，用于停电紧急情况下保证小区负荷的供电。
[0027]优选的，所述用户终端模块为手机APP端，与通过网络与微网管理模块通信连接，对每个充电桩的充电状态以及小区智能微电网用电负荷及能量流情况查看。
[0028]本专利技术还提供一种基于小区级别的智能充/放电微网控制方法，其具体方法报括如下步骤：
[0029]负荷监控模块检测小区总体的用电负荷数据，得到可用电量与实际用电量，并计算总体实时用电指数K
p
；
[0030]微网管理模块对负荷进行分级以及通过总体实时用电负荷指数K
p
对电动车充电优先级进行动态分级；
[0031]对实际用电量与可用电量大小进行判断，对小区进行正常运行供电；
[0032]若实际用电量大于可用电量，用电管理模块按负荷的优先级从低到高依次切除负荷，并通过微网管理模块启动储能电池进行供电，否则对储能电池进行充电；
[0033]若储能电池的电量状态SOC低于80％时，微网管理模块发布V2G供电需求于用户终端模块，供电管理模块利用电动车通过V2G的方式对小区进行供电；
[0034]若储能电池SOC低于60％，供电管理模块启动分布式电源供电；
[0035]若储能电池SOC低于40％，储能电池停止供电，供电管理模块启动外网供电。
[0036]优选的，所述若储能电池SOC低于40％时，则判断小区是否停电；
[0037]若小区停电，微网管理模块启动离网模式，用电管理模块保障最高优先级负荷用电。
[0038]优选的，所述微网管理模块对负荷分级以及通过总体实时用电负荷指数K
p
对电动车充电优先级的动态分级为：按照电动车初始的SOC和充电模式对充电负荷进行动态分级。
[0039]优选的，所述负荷监控模块监测小区总体的用电负荷数据，并计算总体实时用电指数K
p
具体包括如下步骤：
[0040]负荷监控模块监测微网与外网之间的用电负荷数据，获得可用功率P
c
；
[0041]负荷监控模块监测微网与小区内网的用电负荷数据，获得实时用电负荷功率P
r
；
[0042]通过实时用电负荷功率P
r
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于小区级别的智能充/放电微网系统，其特征在于，包括：微网管理模块，根据负荷监控模块上传的用电负荷、用电管理模块上传的不同用电端口电动车的SOC状态与负荷种类以及用户终端的交互信息，对微网内的负荷进行分级管理，并通过用总体实时用电负荷指数K
p
分时分级制定电价；负荷监控模块，安装于外网与小区内网、小区内网和微网之间，实时监控小区总体的用电负荷情况，并根据小区总体的用电负荷情况获得微网的总体实时用电负荷指数K
p
；用电管理模块，对当前电动车充电、储能电池充电以及其他负荷的用电情况进行实时监控，通过总体实时用电负荷指数K
p
对用电负荷功率进行限制或实现负荷的投切控制，同时上传不同用电端口电动车的SOC状态及负荷种类至微网管理模块；供电管理模块，用于对当前微网内的储能电池的放电管理、分布式能源的接入管理、电动车以V2G模式向微电网供电管理以及外网的供电管理；用户终端模块，与微网管理模块通信连接，为用户提供来自微网管理模块的充/放电价格参数、用户充电负荷的优先级信息，以及提供向微网管理模块发送用户充/放电功率及相应的充/放电时段的请求参数。2.如权利要求1所述的一种基于小区级别的智能充/放电微网系统，其特征在于，所述微网的总体实时用电负荷指数K
p
计算公式如下：其中，P
r
为实时用电负荷功率，P
c
可用功率，P
e
为供电模块功率，η
e
为供电模块输出效率。3.如权利要求1所述的一种基于小区级别的智能充/放电微网系统，其特征在于，所述微网管理模块还对电动车用电负荷进行分级管理，具体包括：根据充电电动车电量SOC和充电模式的不同对充电电动车的负荷等级进行分级；通过价格机制调节充电时的负荷等级。4.如权利要求1所述的一种基于小区级别的智能充/放电微网系统，其特征在于，所述微网管理模块与负荷之间设置有智能开关，且所述微网管理模块与智能开关之间通信连接，所述微网管理模块通过智能开关对相关负荷进行远程控制。5.如权利要求4所述的一种基于小区级别的智能充/放电微网系统，其特征在于，所述用电管理模块包括电动车慢充管理子模块、电动车快充管理子模块、储能电池充电管理子模块以及其他负荷用电管理子模块；所述电动车慢充管理子模块通过智能开关与内网相连接，用于交流慢充；所述电动车快充管理子模块通过具有双向功能的PCS整流器将电动车与内网相连；所述储能电池管理子模块通过双向DC/DC与电动车快充管理子模块并联，共...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄伟，李伊康，万琴，汪超，刘海桥，罗科颖，
申请(专利权)人：湖南工程学院，
类型：发明
国别省市：