一种基于区域配电协调控制的电动汽车充电管理系统及方法与流程

本发明涉及电动汽车充电领域，尤其涉及一种基于区域配电协调控制的电动汽车充电管理系统及方法。

背景技术：

目前，纯电动汽车的发展极为迅速，大量电动汽车同时充电会导致配电网电压下降，并有可能造成电压过低等问题。比如，某一个小区(楼宇)某一时段大量电动汽车充电接入配电网，会导致该区域配电负荷急剧增大，严重时甚至导致停电等恶劣事件。电动汽车充电给区域配电网带来电压的不稳定性，单靠传统发电设备调度的电力辅助服务已经很难解决问题。

为了解决上述技术问题，现有技术提出多种电动汽车参与配电网的电压调节的调度方案，其基本原理是将电动汽车作为电网的储能设备，通过调度电动汽车的充放电操作减小配电网中负荷的大小，从而减缓电压的下降幅度。也即，当电动汽车充电需求对区域配电网冲击较大时，通过连接在该区域配电网下的其他同意接受调度的电动汽车向配电网注入无功功率从而达到稳定电网电压的目的。电动汽车向配电网输电是保证电网稳定的重要技术手段，但电动汽车反复充放电造成电能的浪费，同时也加速了电池的老化，降低电池使用寿命。为此，在实际中应当尽量降低电动汽车的反复充放电。

故，针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究，以提供一种方案，解决现有技术中存在的缺陷。

技术实现要素：

有鉴于此，确有必要提供一种基于区域配电协调控制的电动汽车充电管理系统及方法，用户通过设置电动汽车的允许充电时间，区域配电协调控制平台收集各个充电装置的信息并结合当前配电网负荷状况为每个充电装置分配电动汽车的实际充电时间；本发明通过调整电动汽车的充电时间进而在不影响用户使用需求的情况下实现电动汽车主动参与区域配电网的电压调节，以一种简单的调度结构，节省配电网电压稳定的维护成本，在一定程度上减少了电动汽车向电网输电的需求，提高电池使用寿命。

为了克服现有技术的缺陷，本发明的技术方案如下：

一种基于区域配电协调控制的电动汽车充电管理系统，包括设置在每个配电网线路上的区域配电协调控制平台以及设置在该线路用电区域中用于为电动汽车提供充电的充电装置；所述充电装置接入区域配电协调控制平台，所述区域配电协调控制平台获取每个充电装置的设置信息以及结合配电网负荷状况规划充电装置的实际工作时间并将规划信息发送给充电装置；所述充电装置根据规划信息控制电动汽车的实际充电时间；

所述充电装置包括充电管理单元和充电执行模块，其中，所述充电管理单元至少包括设置模块、控制模块和通讯模块；

所述设置模块用于电动汽车充电时用户输入设置信息，所述设置信息至少包括允许充电时段信息；

所述通讯模块用于与所述区域配电协调控制平台进行数据通信；

所述控制模块与所述设置模块、通讯模块和充电执行模块相连接，用于控制所述充电装置的工作；所述控制模块将设置信息通过所述通讯模块上传至所述区域配电协调控制平台以及获取所述通讯模块接收的规划信息并根据该规划信息控制所述充电执行模块的工作状态实现对电动汽车实际充电时间的管理。

优选地，还包括用户手持智能设备，所述用户手持智能设备能够通过网络接入所述充电装置并实现远程配置设置信息。

优选地，所述通讯模块为wifi模块、3g模块、4g模块或5g模块中的任一种。

为了克服现有技术的缺陷，本发明还公开了一种基于区域配电协调控制的电动汽车充电管理方法，包括以下步骤：

步骤s1：在用户端充电装置中设置充电管理单元，所述充电管理单元用于管理充电装置的工作；

步骤s2：电动汽车连接充电装置充电时，用户主动配置充电管理单元的设置信息并将该设置信息发送至区域配电协调控制平台；所述设置信息至少包括电动汽车允许充电时段信息；

步骤s3：区域配电协调控制平台获取每个充电装置的设置信息以及结合配电网负荷状况为每个充电装置规划实际工作时间并将规划信息发送给充电管理单元；

步骤s4：充电管理单元根据规划信息控制充电装置的工作状态实现对电动汽车实际充电时间的管理进而调节配电网的线路电压在合理范围内。

优选地，还包括以下步骤：

在区域配电协调控制平台的协调控制下，电动汽车作为配电网的储能装备向配电网输送无功功率。

优选地，在步骤s2中，用户通过手持智能设备接入充电管理单元并实现远程配置设置信息。

优选地，所述充电管理单元至少包括设置模块、控制模块和通讯模块；

所述设置模块用于电动汽车充电时用户设置允许充电时段信息；

所述通讯模块用于与所述区域配电协调控制平台进行数据通信；

所述控制模块与所述设置模块、通讯模块和充电执行模块相连接，用于控制所述充电装置的工作；所述控制模块将允许充电时段信息通过所述通讯模块上传至所述区域配电协调控制平台以及获取所述通讯模块接收的规划信息并根据该规划信息控制充电执行模块的工作状态实现对电动汽车实际充电时间的管理。

本发明通过用户设置电动汽车的充电时间段并结合当前配电网负荷状况合理安排电动汽车的实际工作时间，通过分时调度电动汽车充电时间实现配电网线路电压在合理范围内。采用本发明的技术方案，既不影响用户电动汽车的使用，也可解决大量电动汽车同时充电产生的电压降落问题，节省配电网电压稳定的维护成本，在一定程度上减少了电动汽车向电网输电的需求，提高电动汽车电池使用寿命。

附图说明

图1为配电网的示意图。

图2为本发明基于区域配电协调控制的电动汽车充电管理系统的原理框图。

图3为本发明中充电装置的原理框图。

图4为本发明基于区域配电协调控制的电动汽车充电管理方法的流程框图。

如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明提供的技术方案作进一步说明。

参见图1，所示为配电网的示意图，配电网分为多条配电线路，每条配电线路均负责本用电区域的供电，在实际中，某一时段大量电动汽车充电接入，会导致该区域配电负荷急剧增大，严重时甚至导致停电等恶劣事件。

申请人对现有技术的充电装置进行了深入研究，发现存在以下缺陷：现有技术采用的充电装置均为离线式，同时均是充电连接后就直接开始充电，因此，极易造成某一时段电动汽车充电量的激增且无法进行配电需求协调控制。然而，实际中，电动汽车充电需求的时间灵活，只要在用户设定的时间点前完成任务即可。例如用户希望使用电动汽车的时间早上9点，那么只要在早上8：00点之前完成充电就能符合用户使用需求，假设充满电所需时间是3个小时，那么在该电动汽车充电电池可在接入后至早晨6：00之间的任意时间开始启动充电。为此，申请人提出电动汽车充电时间的灵活性可主动参与配电网电压调节，通过区域配电协调控制，合理安排电动汽车的实际充电时间，能够避免某一时段电动汽车充电量的激增，从而保证配电网电压稳定。

参见图2，所示为本发明基于区域配电协调控制的电动汽车充电管理系统的原理框图，包括设置在每个配电网线路上的区域配电协调控制平台以及设置在该线路用电区域中用于为电动汽车提供充电的充电装置；每个充电装置均接入区域配电协调控制平台，区域配电协调控制平台获取每个充电装置的设置信息以及结合配电网负荷状况规划充电装置的实际工作时间并将规划信息发送给充电装置；充电装置根据规划信息控制电动汽车的实际充电时间。由于充电装置能够接入区域配电协调控制平台，从而将传统离线式充电装置改为网络式充电装置，能够实现区域配电协调控制。

参见图3，所示为本发明中充电装置的原理框图，充电装置包括充电管理单元和充电执行模块，其中，电管理单元用于管理充电装置的工作。充电管理单元和充电执行模块可以一体设置为一个控制箱，也可以分体设置。比如，在对现有技术充电装置进行改造的工程中，可以在原有充电装置中分体加装充电管理单元，进而可以方便的实现充电装置的网络改造。

充电管理单元至少包括设置模块、控制模块和通讯模块；

设置模块用于电动汽车充电时用户输入设置信息，设置信息包括允许充电时段信息、充满电时间、功率等信息；

通讯模块用于与区域配电协调控制平台进行数据通信；

控制模块与设置模块、通讯模块和充电执行模块相连接，用于控制充电装置的工作；控制模块将允许充电时段信息通过通讯模块上传至区域配电协调控制平台以及获取通讯模块接收的规划信息并根据该规划信息控制充电执行模块的工作状态实现对电动汽车实际充电时间的管理。

采用上述技术方案，区域配电协调控制平台能够收集各个充电装置的信息并结合当前配电网负荷状况为每个充电装置分配电动汽车的实际充电时间；从而通过调整电动汽车的充电时间在不影响用户使用需求的情况下实现电动汽车主动参与区域配电网的电压调节；本发明以一种简单的调度结构，克服了现有技术某一时段电动汽车充电量的激增的技术问题，节省配电网电压稳定的维护成本，在一定程度上减少了电动汽车向电网输电的需求，提高电动汽车电池使用寿命。

在一种优选实施方式，还包括用户手持智能设备，用户手持智能设备能够通过网络接入充电装置并实现远程配置设置信息。从而用户能够方便地配置设置信息，以及当计划有变时，能够及时调整设置信息。

在一种优选实施方式，通讯模块为wifi模块、3g模块、4g模块或5g模块中的任一种。

参见图4，所示为本发明基于区域配电协调控制的电动汽车充电管理方法的流程框图，包括以下步骤：

步骤s1：在用户端充电装置中设置充电管理单元，充电管理单元用于管理充电装置的工作；

步骤s2：电动汽车连接充电装置充电时，用户主动配置充电管理单元的设置信息并将该设置信息发送至区域配电协调控制平台；设置信息至少包括电动汽车允许充电时段信息；

步骤s3：区域配电协调控制平台获取每个充电装置的设置信息以及结合配电网负荷状况为每个充电装置规划实际工作时间并将规划信息发送给充电管理单元；

步骤s4：充电管理单元根据规划信息控制充电装置的工作状态实现对电动汽车实际充电时间的管理进而调节配电网的线路电压在合理范围内。

上述技术方案中，通过分时调度调整电动汽车的充电时间，从而能够在不影响用户使用需求的情况下实现电动汽车主动参与区域配电网的电压调节，以一种低成本的方式减轻电网的负担。

当电动汽车分时充电调度仍无法保证电网平衡时，电动汽车作为移动储能装备可以为电网提供削峰填谷、旋转备用、频率调节、电压调节等辅助服务，从而从配电网获取一定收益并维持电网的安全稳定运行。在一种优选实施方式中，还包括以下步骤：

在区域配电协调控制平台的协调控制下，电动汽车作为配电网的储能装备向配电网输送无功功率。在一定程度上减少了电动汽车向电网输电的需求，提高电动汽车电池使用寿命。

在一种优选实施方式中，在步骤s2中，用户通过手持智能设备接入充电管理单元并实现远程配置设置信息。

在一种优选实施方式中，充电管理单元至少包括设置模块、控制模块和通讯模块；

设置模块用于电动汽车充电时用户设置允许充电时段信息；

通讯模块用于与区域配电协调控制平台进行数据通信；

控制模块与设置模块、通讯模块和充电执行模块相连接，用于控制充电装置的工作；控制模块将允许充电时段信息通过通讯模块上传至区域配电协调控制平台以及获取通讯模块接收的规划信息并根据该规划信息控制充电执行模块的工作状态实现对电动汽车实际充电时间的管理。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。