新能源充电站系统及其控制方法、电子设备、存储介质与流程

本发明涉及新能源充电站技术领域，尤其涉及新能源充电站系统及其控制方法、电子设备、存储介质。

背景技术：

随着城市经济社会的发展，城市规模不断扩大，人口不断增长，汽车的保有量持续攀升，随之而来的是交通拥堵，空气污染，石油资源短缺等与市民生活息息相关的问题。优先发展电动汽车无疑是缓解上述问题的有效方法。电动汽车与传统汽车相比，最突出的优势在于它能源消耗低、运输成本低、尾气污染相对较少。目前市场时的电动汽车充电系统主要包含快充和慢充两种形式，为满足电动汽车各类实际使用工况需求，多数电动汽车中两种充电系统并存于整车布置。现有技术的不足之处在于，现有的充电系统仅能接入市电，无法实现多种能源设备协调供电，无法保证供电的连续性，且充电成本较高。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供新能源充电站系统，解决了现有的充电系统仅能接入市电，无法实现多种能源设备协调供电，无法保证供电的连续性，且充电成本较高的问题。

本发明提供新能源充电站系统，包括市电、光伏组件、光伏逆变器、电池组、储能变流器、直流充电桩、交流充电桩、监控系统；

所述市电与交流母线连接，所述光伏组件通过所述光伏逆变器与所述交流母线连接，所述电池组通过所述储能变流器与所述交流母线连接，所述直流充电桩、所述交流充电桩与所述交流母线连接，所述直流充电桩与电动汽车的动力电池连接，所述交流充电桩与所述电动汽车的充电机连接；

所述监控系统与所述光伏逆变器、所述储能变流器、所述电池管理系统、所述直流充电桩、所述交流充电桩连接，所述监控系统用于控制所述储能变流器的并网、离网操作，控制所述光伏逆变器显示当日发电量、发电曲线，控制所述直流充电桩、所述交流充电桩检测充电状态、充电量、充电收益；

当光照达到光照阈值、电价为高峰电价、负载量低于负载阈值时，所述监控系统控制所述光伏组件通过所述光伏逆变器给所述直流充电桩的负载供电，若所述光伏组件生成的电量大于所述直流充电桩的需求电量，则所述监控系统控制所述光伏组件通过所述光伏逆变器给所述电池组充电；

当光照达到光照阈值、电价为高峰电价、负载量高于负载阈值时，所述监控系统控制所述光伏组件通过所述光伏逆变器给所述直流充电桩的负载供电，所述监控系统控制所述电池组通过所述储能变流器给所述直流充电桩的负载供电；

当光照未达到光照阈值、电价为低谷电价时，所述监控系统控制所述市电通过变流器给所述交流充电桩的负载供电，所述监控系统根据电池容量状态控制所述市电通过所述储能变流器给所述电池组充电；

当光照未达到光照阈值、电价为高峰电价时，所述监控系统控制所述电池组通过所述储能变流器给所述直流充电桩的负载供电。

进一步地，当光照达到光照阈值、电价为高峰电价、负载量低于负载阈值、所述电池组充电完成时，所述监控系统控制所述光伏组件通过所述光伏逆变器给用电负载供电。

进一步地，还包括温湿度采集器、空调系统、门禁系统、消防系统；所述监控系统与所述温湿度采集器、空调系统、门禁系统、消防系统连接，所述监控系统控制所述温湿度采集器采集电池组的温度信息和湿度信息，所述监控系统控制所述空调系统进行空调的开、关、调温操作，并反馈空调状态及相关温度数据，所述监控系统控制门禁系统、消防系统分别进行门禁、消防开关的开、关操作。

进一步地，还包括电池管理系统，所述电池管理系统与所述电池组连接，所述监控系统与所述电池管理系统连接；

所述电池管理系统用于采集每一节电池的电压、每个电池箱或电池柜内部温度、整组电池组端电压、充放电电流，在线测量每一节电池的剩余电量，根据放电电流和环境温度对剩余电量预测进行校正，计算符合变化电荷下的电池剩余电量和使用时间，调整单节电池充电电流，当电池出现异常故障时，切断电池回路，隔离故障点，输出声光报警信息；

所述监控系统控制所述电池管理系统上报采集的电池信息，并在所述电池管理系统异常时上报告警。

新能源充电站系统控制方法，包括以下步骤：

s1：获取当前光照信息、当前时间对应的电价信息、负载量，判断所述当前光照信息是否达到光照阈值、所述电价信息是否为高峰电价、所述负载量是否低于负载阈值；

s2：若所述当前光照信息达到光照阈值、电价信息为高峰电价、负载量低于负载阈值，则控制光伏组件通过光伏逆变器给直流充电桩的负载供电，若所述光伏组件生成的电量大于所述直流充电桩的需求电量，则控制所述光伏组件通过所述光伏逆变器给电池组充电；

s3：若所述当前光照信息达到光照阈值、电价信息为高峰电价、负载量高于负载阈值，则控制所述光伏组件通过所述光伏逆变器给所述直流充电桩的负载供电，控制所述电池组通过储能变流器给所述直流充电桩的负载供电；

s4：若所述当前光照信息未达到光照阈值、电价信息为低谷电价，则控制市电通过变流器给交流充电桩的负载供电，并根据电池容量状态控制所述市电通过所述储能变流器给所述电池组充电；

s5：若所述当前光照信息未达到光照阈值、电价为高峰电价，则控制所述电池组通过所述储能变流器给所述直流充电桩的负载供电。

进一步地。所述s2步骤中：若所述电池组充电完成，则控制所述光伏组件通过所述光伏逆变器给用电负载供电。

进一步地，所述负载阈值为所述储能变流器功率的20％-40％。

一种电子设备，包括：处理器；

存储器；以及程序，其中所述程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由处理器执行，所述程序包括用于执行上述新能源充电站系统控制方法。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行上述新能源充电站系统控制方法。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明提供新能源充电站系统，包括市电、光伏组件、光伏逆变器、电池组、储能变流器、直流充电桩、交流充电桩、监控系统；市电与交流母线连接，光伏组件通过光伏逆变器与交流母线连接，电池组通过储能变流器与交流母线连接，直流充电桩、交流充电桩与交流母线连接，直流充电桩与电动汽车的动力电池连接，交流充电桩与电动汽车的充电机连接；监控系统与光伏逆变器、储能变流器、电池管理系统、直流充电桩、交流充电桩连接，监控系统用于控制储能变流器的并网、离网操作，控制光伏逆变器显示当日发电量、发电曲线，控制直流充电桩、交流充电桩检测充电状态、充电量、充电收益；当光照达到光照阈值、电价为高峰电价、负载量低于负载阈值时，监控系统控制光伏组件通过光伏逆变器给直流充电桩的负载供电，若光伏组件生成的电量大于直流充电桩的需求电量，则监控系统控制光伏组件通过光伏逆变器给电池组充电，若电池组充电完成，则监控系统控制光伏组件通过光伏逆变器给用电负载供电；当光照达到光照阈值、电价为高峰电价、负载量高于负载阈值时，监控系统控制光伏组件通过光伏逆变器给直流充电桩的负载供电，监控系统控制电池组通过储能变流器给直流充电桩的负载供电；当光照未达到光照阈值、电价为低谷电价时，监控系统控制市电通过变流器给交流充电桩的负载供电，监控系统根据电池容量状态控制市电通过储能变流器给电池组充电；当光照未达到光照阈值、电价为高峰电价时，监控系统控制电池组通过储能变流器给直流充电桩的负载供电。本发明涉及新能源充电站系统控制方法；本发明还涉及电子设备与可读存储介质，用于执行新能源充电站系统控制方法。本发明实现市电、光伏组件、电池组协同供电，能有效利用太阳能和蓄电池，实现调峰控制、调频控制、无功电压控制、离网应急供电功能，使能源消耗与系统损耗最小，保证了供电的连续性，有效降低充电成本。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的新能源充电站系统拓扑结构图；

图2为本发明实施例的控制系统通讯架构图；

图3为本发明实施例的电价示意图；

图4为本发明的新能源充电站系统控制方法流程图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

新能源充电站系统，如图1所示，包括市电、光伏组件、光伏逆变器、电池组、储能变流器、直流充电桩、交流充电桩、监控系统；

市电与交流母线连接，光伏组件通过光伏逆变器与交流母线连接，电池组通过储能变流器与交流母线连接，直流充电桩、交流充电桩与交流母线连接，直流充电桩与电动汽车的动力电池连接，交流充电桩与电动汽车的充电机连接；

如图2所示，监控系统与光伏逆变器、储能变流器、电池管理系统、直流充电桩、交流充电桩连接，电池管理系统为图2中的bms，监控系统用于控制储能变流器的并网、离网操作，采集储能变流器的相关参数，包括：直流侧的电压/电流/功率等，各个储能变流器的三相有功功率、无功功率、三相电压、三相电流、功率因素、频率、igbt温度、rc滤波器温度、运行状态、报警及故障信息等常用信息，以及日输入电量、日输出电量、累计输入电量、累计输出电量等。监控系统控制光伏逆变器显示当日发电量、发电曲线，控制直流充电桩、交流充电桩检测充电状态、充电量、充电收益；通过监控系统实行全数字化控制，可以查看储能变流器和光伏逆变器的运行状态等信息，且具有诊断、复位功能，可实现无人值守，全自动化运行。监控系统是微电网控制系统的重要组成部分，它为微电网调度控制中心提供数据管理、监视、控制和优化，保障微电网的稳定高效运行。监控系统为微电网系统内部每个分布式能源控制器提供功率和电压设定点；确保满足微电网系统中热负荷、电负荷需求；确保微电网系统满足与主网系统间的运行协议；尽可能使能源消耗与系统损耗最小；提供微电网系统故障情况下孤岛运行与重合闸的逻辑与控制方法等。监控系统完成现场测控系统之间的网络连接、转换、数据采集、数据本地处理、协议转换和命令的交换、本地用户画面监视操作、控制策略、web服务器功能，实现大容量实时数据的高速汇集传输，确保主站系统能够快速、准确地得到所有监测及监控信息，并及时反馈网络检测的系统异常与故障，确保快速定位与恢复。电池组和储能变流器实现调峰控制、调频控制、无功电压控制、离网应急供电四种运行功能。

如图3所示，电网电价目前是由国网及南网在各个省统一定价，同时又根据用电情况划分了峰平谷电价，以某省电价为例，白天8-12点为高峰电价时段，晚上17-21点为高峰电价时段。当光照达到光照阈值、电价为高峰电价、负载量低于负载阈值时，监控系统控制光伏组件通过光伏逆变器给直流充电桩的负载供电，若光伏组件生成的电量大于直流充电桩的需求电量，则监控系统控制光伏组件通过光伏逆变器给电池组充电；优选的，当光照达到光照阈值、电价为高峰电价、负载量低于负载阈值、电池组充电完成时，监控系统控制光伏组件通过光伏逆变器给用电负载供电。优选的，负载阈值为储能变流器功率的20％-40％，如储能变流器功率为250w时，根据接入充电桩的负载大小计算，将储能变流器总功率的30％定义为负载阈值，当负载量低于储能变流器总功率的30％时，为低负载，当负载量高于储能变流器总功率的30％时，为高负载。

当光照达到光照阈值、电价为高峰电价、负载量高于负载阈值时，监控系统控制光伏组件通过光伏逆变器给直流充电桩的负载供电，监控系统控制电池组通过储能变流器给直流充电桩的负载供电；

当光照未达到光照阈值、电价为低谷电价时，监控系统控制市电通过变流器给交流充电桩的负载供电，监控系统根据电池容量状态控制市电通过储能变流器给电池组充电；

当光照未达到光照阈值、电价为高峰电价时，监控系统控制电池组通过储能变流器给直流充电桩的负载供电。通过监控系统的控制，最大限度地提高供系统的利用率，降低成本。

在一实施例中，优选的，还包括温湿度采集器、空调系统、门禁系统、消防系统；监控系统与温湿度采集器、空调系统、门禁系统、消防系统连接，监控系统控制温湿度采集器采集电池组的温度信息和湿度信息，监控系统控制空调系统进行空调的开、关、调温操作，并反馈空调状态及相关温度数据，监控系统控制门禁系统、消防系统分别进行门禁、消防开关的开、关操作。

在一实施例中，优选的，还包括电池管理系统，电池管理系统与电池组连接，监控系统与电池管理系统连接；

电池管理系统用于采集每一节电池的电压、每个电池箱或电池柜内部温度(根据箱体、机柜尺寸和设计情况，具备多个温度检测点)、整组电池组端电压、充放电电流，在实时数据采集的基础上，采用多种模式分段处理办法，建立专家数学分析诊断模型，在线测量每一节电池的剩余电量，根据放电电流和环境温度对剩余电量预测进行校正，计算符合变化电荷下的电池剩余电量和使用时间，在充电过程中，采用“补偿式串联电流均衡法”和“集中式均衡法”调整单节电池充电电流，保证系统内所有电池的电池端电压在每一时刻有良好的一致性，同时减少有损均衡方法带来的能量浪费，对运行过程中可能出现的电池严重过压、欠压、过流(短路)、漏电(绝缘)等出现异常故障时，通过高压控制单元快速切断电池回路，隔离故障点，输出声光报警信息，保证系统安全可靠运行；本实施例中，电池采用磷酸铁锂电池。

监控系统控制电池管理系统上报采集的电池信息，并在电池管理系统异常时上报告警。

新能源充电站系统控制方法，如图4所示，包括以下步骤：

s1：获取当前光照信息、当前时间对应的电价信息、负载量，判断当前光照信息是否达到光照阈值、电价信息是否为高峰电价、负载量是否低于负载阈值；优选的，负载阈值为储能变流器功率的20％-40％，如储能变流器功率为250w时，根据接入充电桩的负载大小计算，将储能变流器总功率的30％定义为负载阈值，当负载量低于储能变流器总功率的30％时，为低负载，当负载量高于储能变流器总功率的30％时，为高负载。

s2：若当前光照信息达到光照阈值、电价信息为高峰电价、负载量低于负载阈值，则控制光伏组件通过光伏逆变器给直流充电桩的负载供电，若光伏组件生成的电量大于直流充电桩的需求电量，则控制光伏组件通过光伏逆变器给电池组充电；优选的，s2步骤中：若电池组充电完成，则控制光伏组件通过光伏逆变器给用电负载供电。

s3：若当前光照信息达到光照阈值、电价信息为高峰电价、负载量高于负载阈值，则控制光伏组件通过光伏逆变器给直流充电桩的负载供电，控制电池组通过储能变流器给直流充电桩的负载供电；

s4：若当前光照信息未达到光照阈值、电价信息为低谷电价，则控制市电通过变流器给交流充电桩的负载供电，并根据电池容量状态控制市电通过储能变流器给电池组充电；

s5：若当前光照信息未达到光照阈值、电价为高峰电价，则控制电池组通过储能变流器给直流充电桩的负载供电。

一种电子设备，包括：处理器；

存储器；以及程序，其中程序被存储在存储器中，并且被配置成由处理器执行，程序包括用于执行上述新能源充电站系统控制方法。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行上述新能源充电站系统控制方法。

本发明提供新能源充电站系统，包括市电、光伏组件、光伏逆变器、电池组、储能变流器、直流充电桩、交流充电桩、监控系统；市电与交流母线连接，光伏组件通过光伏逆变器与交流母线连接，电池组通过储能变流器与交流母线连接，直流充电桩、交流充电桩与交流母线连接，直流充电桩与电动汽车的动力电池连接，交流充电桩与电动汽车的充电机连接；监控系统与光伏逆变器、储能变流器、电池管理系统、直流充电桩、交流充电桩连接，监控系统用于控制储能变流器的并网、离网操作，控制光伏逆变器显示当日发电量、发电曲线，控制直流充电桩、交流充电桩检测充电状态、充电量、充电收益；当光照达到光照阈值、电价为高峰电价、负载量低于负载阈值时，监控系统控制光伏组件通过光伏逆变器给直流充电桩的负载供电，若光伏组件生成的电量大于直流充电桩的需求电量，则监控系统控制光伏组件通过光伏逆变器给电池组充电，若电池组充电完成，则监控系统控制光伏组件通过光伏逆变器给用电负载供电；当光照达到光照阈值、电价为高峰电价、负载量高于负载阈值时，监控系统控制光伏组件通过光伏逆变器给直流充电桩的负载供电，监控系统控制电池组通过储能变流器给直流充电桩的负载供电；当光照未达到光照阈值、电价为低谷电价时，监控系统控制市电通过变流器给交流充电桩的负载供电，监控系统根据电池容量状态控制市电通过储能变流器给电池组充电；当光照未达到光照阈值、电价为高峰电价时，监控系统控制电池组通过储能变流器给直流充电桩的负载供电。本发明涉及新能源充电站系统控制方法；本发明还涉及电子设备与可读存储介质，用于执行新能源充电站系统控制方法。本发明实现市电、光伏组件、电池组协同供电，能有效利用太阳能和蓄电池，实现调峰控制、调频控制、无功电压控制、离网应急供电功能，使能源消耗与系统损耗最小，保证了供电的连续性，有效降低充电成本。

以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。