充电场站能源管理系统的控制方法与流程

[0001]
本发明涉及能源管理技术领域，具体涉及一种充电场站能源管理系统的控制方法。


背景技术：

[0002]
随着电动化的普及，许多包含着各种用电设备的智能用电网络随之建立起来，而每个用电网络都有其最大的负荷功率，如果不对用电网络中各种用电设备进行能源的管理，将会面临整个用电网络运行超负荷的问题。
[0003]
目前用电网络的能源管理方案一般为主从式，主机收集从机信息后分析处理然后将分配的能源管理信息再返回给从机，从机依据返回的信息进行各个设备的功率控制，同时对于整个用电网络中的设备，一般采用两种启停控制方式，一种是一直开机在线，另一种是在需要使用某设备时再进行开机操作。但是上述的两种方式存在以下缺陷：从机在每次请求能源分配时需要等待主机确认是否可以执行升降功率操作，实时性不高，导致用户体验差；对于设备起停控制，如果采取一直在线策略，设备空闲时也会待机，消耗不必要的能量；对于需要设备启动时再供电开机的控制方式，实时性不高，设备启动流程需要一定时间，导致响应会有延时。


技术实现要素：

[0004]
本发明为解决上述技术问题，提供了一种充电场站能源管理系统的控制方法，通过在能源管理分控中设置了能量缓冲区间，可以实时响应用电设备的功率请求，用电设备不必每次与能源主控端交互，降低延时，提升效率，提高用户体验。
[0005]
本发明采用的技术方案如下：
[0006]
一种充电场站能源管理系统的控制方法，所述系统包括：能源管理主机和与所述能源管理主机通讯连接的多个能源管理分控，其中，所述多个能源管理分控分别用于接收对应用电设备的状态信息，所述控制方法包括以下步骤：通过所述能源管理主机接收多个能源管理分控发送的状态信息；根据所述充电场站功率信息和所述多个能源管理分控发送的状态信息，计算分配给当前能源管理分控的能量缓冲区间；通过所述能源管理主机将所述能量缓冲区间发送至所述当前能源管理分控；当当前用电设备的需求功率为提升功率需求，且所述需求功率处于对应能源管理分控的能源缓冲区间时，控制所述当前能源管理分控的输出功率为所述需求功率。
[0007]
根据所述充电场站的功率信息和所述多个能源管理分控发送的状态信息，计算分配给当前能源管理分控的能量缓冲区间，包括：根据所述多个能源管理分控发送的状态信息和所述充电场站的总功率计算所述充电场站的剩余功率；根据所述剩余功率和所述当前能源管理分控发送的功率请求信息计算所述当前能源管理分控的能量缓冲区间。
[0008]
通过下述公式计算所述当前能源管理分控的能量缓冲区间：
[0009]
w
m
＝(100-soc)*b+n
p
[0010]
其中，w
m
表示所述当前能源管理分控的能量缓冲区间的上限值，soc表示所述当前能源管理分控对应的用电设备的电荷状态信息，b表示所述当前能源管理分控对应的用电设备的缓冲分配比例，n
p
表示所述当前能源管理分控对应的用电设备的需求功率。
[0011]
上述的充电场站能源管理系统的控制方法，还包括：获取上一次所述当前能源管理分控的能量缓冲区间的上限值；计算所述当前能源管理分控的能量缓冲区间的上限值和所述上一次当前能源管理分控的能量缓冲区间的上限值之间的差值；当所述差值小于所述剩余功率时，将所述当前能源管理分控的能量缓冲区间发送至所述当前能源管理分控；当所述差值大于或者等于所述剩余功率时，将所述上一次当前能源管理分控的能量缓冲区间作为当前能源管理分控的能量缓冲区间。
[0012]
上述的充电场站能源管理系统的控制方法，还包括：获取系统的当前运行情况；根据所述当前运行情况确定是否控制储能设备处于开启状态。
[0013]
根据所述当前运行情况确定是否控制储能设备处于开启状态，包括：获取当前已分配的能源缓冲区间的总功率，并获取当前充电场站的总功率；获取前一时刻已分配的能源缓冲区间的总功率，并获取前一时刻充电场站的总功率；根据所述当前已分配的能源缓冲区间的总功率、所述当前充电场站的总功率、所述前一时刻已分配的能源缓冲区间的总功率和所述前一时刻充电场站的总功率计算总剩余功率可分配功率变化率；当所述变化率大于预设值时，控制所述储能设备处于开启状态。
[0014]
通过下述公式计算所述总剩余功率可分配功率变化率：
[0015][0016]
其中，x表示所述总剩余功率可分配功率变化率，m
′
表示所述前一时刻已分配的能源缓冲区间的总功率，n
′
表示所述前一时刻充电场站的总功率，m表示所述当前充电场站的总功率，n表示所述当前已分配的能源缓冲区间的总功率，t表示时间间隔。
[0017]
其中，当所述用电设备的需求功率大于所述当前能源管理分控的能源缓冲区间的上限值时，控制所述当前能源管理分控的输出功率为所述当前能源管理分控的能源缓冲区间的上限值。
[0018]
其中，当所述当前用电设备的需求功率为降低功率需求时，控制所述当前能源管理分控的输出功率为所述需求功率。
[0019]
当所述当前用电设备的需求功率为降低功率需求，或者当所述用电设备的需求功率大于所述当前能源管理分控的能源缓冲区间的上限值时，还包括：更新所述当前用电设备的状态信息，以控制所述能源管理主机更新所述对应能源管理分控的能量缓冲区间。
[0020]
本发明的有益效果：
[0021]
本发明根据用电设备的状态信息，智能分配能源管理分控中的能源需求缓冲区间，可以实时响应用电设备的功率请求，用电设备不必每次与能源主控端交互，降低延时，提升效率，提高用户体验，并且，采用乱序执行，储能设备(如光伏设备)不是常开状态或者使用时即时启动模式，而是，平时处于关机状态，智能预测将要使用设备前提前一段时间开机，降低待机功耗，有效解决了等待开机浪费时间的问题。
附图说明
[0022]
图1为本发明实施例的充电场站能源管理系统的控制方法的流程图；
[0023]
图2为本发明一个实施例的充电场站能源管理系统的方框示意图；
[0024]
图3为本发明一个实施例的充电场站能源管理系统中能源管理主机的控制方法的流程图；
[0025]
图4为本发明一个实施例的充电场站能源管理系统中能源管理分控的控制方法的流程图；
[0026]
图5为本发明一个实施例的充电场站能源管理系统中用电设备的控制方法的流程图。
具体实施方式
[0027]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0028]
图1为本发明实施例的充电场站能源管理系统的控制方法的流程图。
[0029]
在本发明的一个实施例中，如图2所示，充电场站能源管理系统可包括：能源管理主机和与能源管理主机通讯连接的多个能源管理分控，其中，多个能源管理分控分别用于接收对应用电设备的状态信息，例如能源管理分控为n个，对应的用电设备为n个。
[0030]
具体而言，能源管理主机与能源管理分控进行通讯，能源管理主机负责收集各个能源管理分控的信息，处理各个能源管理分控的请求，将能源分配指令下发到各个能源管理分控，以供控制用电设备使用，同时能源管理主机还与储能设备(或者光伏设备)连接，并控制储能设备(或者光伏发电)的启停运行。
[0031]
能源管理分控分别与能源管理主机、与其对应的用电设备进行通讯，用于实时获取用电设备的能源需求，并将需求参数上报给能源管理主机，同时将能源管理主机下发的能源管理命令进行解析后再传递给用电设备。
[0032]
用电设备为使用电力工作的设备，例如，充电桩、储能设备、家用电器等。
[0033]
光伏设备为将太阳光辐射能直接转换为电能的一种发电设备。
[0034]
下面详细描述本发明的充电场站能源管理系统的控制方法。
[0035]
如图1所示，本发明实施例的充电场站能源管理系统的控制方法，可包括以下步骤：
[0036]
s1，通过能源管理主机接收多个能源管理分控发送的状态信息。
[0037]
其中，多个能源分控发送的状态信息为对应的用电设备的状态信息，包括：soc(state of charge，荷电状态)信息、需求功率和缓冲分配比例。能源管理主机接收到多个能源管理分控发送的用电设备的状态信息。
[0038]
需要说明的是，能源管理主机在变压器侧采集整个场站计量信息的电表以及采集变压器油温的传感器，传感器信息主要包括变压器温度信息，用于在检测到变压器过温后，降低场站功率运行。
[0039]
s2，根据充电场站功率信息和多个能源管理分控发送的状态信息，计算分配给当
前能源管理分控的能量缓冲区间。
[0040]
根据本发明的一个实施例，根据充电场站的功率信息和多个能源管理分控发送的状态信息，计算分配给当前能源管理分控的能量缓冲区间，包括：根据多个能源管理分控发送的状态信息和充电场站的总功率计算充电场站的剩余功率；根据剩余功率和当前能源管理分控发送的功率请求信息计算当前能源管理分控的能量缓冲区间。
[0041]
进一步地，根据本发明的一个实施例，通过下述公式计算当前能源管理分控的能量缓冲区间：
[0042]
w
m
＝(100-soc)*b+n
p
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0043]
其中，w
m
表示当前能源管理分控的能量缓冲区间的上限值，soc表示当前能源管理分控对应的用电设备的电荷状态信息，b表示当前能源管理分控对应的用电设备的缓冲分配比例，n
p
表示当前能源管理分控对应的用电设备的需求功率。
[0044]
具体而言，获取充电场站的总功率m，并获取已经分配给能源管理分控的所有能源缓冲区间上限值的总功率n，那么充电场站剩余可分配的功率q＝m-n。根据发出请求的能源管理分控所上报的用电设备的soc信息、需求功率信息np和当前缓冲分配比例b计算该能源管理模块缓冲区间的上限值wm，例如，通过上述公式(1)计算获得当前能源管理分控的能量缓冲区间的上限值。需要说明的是，能量缓冲区间的下限值为0。由此可以得到当前能源管理分控的能量缓冲区间为0-wm。
[0045]
进一步地，根据本发明的一个实施例，获取上一次当前能源管理分控的能量缓冲区间的上限值；计算当前能源管理分控的能量缓冲区间的上限值和上一次当前能源管理分控的能量缓冲区间的上限值之间的差值；当差值小于剩余功率时，将当前能源管理分控的能量缓冲区间发送至当前能源管理分控；当差值大于或者等于剩余功率时，将上一次当前能源管理分控的能量缓冲区间作为当前能源管理分控的能量缓冲区间。
[0046]
也就是说，如果当前能源管理分控的能量缓冲区间的上限值与上一次当前能源管理分控的能量缓冲区间的上限值之间的差值大于剩余功率时，不对本次当前能源管理分控分配能量缓冲区间，直接将上一次的能量缓冲区间的上限值作为本次能量缓冲区间的上限值。
[0047]
s3，通过能源管理主机将能量缓冲区间发送至当前能源管理分控。
[0048]
s4，当当前用电设备的需求功率处于对应能源管理分控的能源缓冲区间时，控制当前能源管理分控的输出功率为需求功率。
[0049]
根据本发明的一个实施例，当用电设备的需求功率大于当前能源管理分控的能源缓冲区间的上限值时，控制当前能源管理分控的输出功率为当前能源管理分控的能源缓冲区间的上限值。
[0050]
具体而言，判断当前能源管理分控是否接收到用电设备的提升功率请求(需求功率)，如果接收到，则判断该用电设备的需求功率是否处于能源管理分控的能源缓冲区间内，如果是，则直接控制当前能源管理分控的输出功率为用电设备的需求功率，以给用电设备供电；如果否，则将当前能源管理分控的能源缓冲区域的上限值作为输出功率，以给用电设备供电。根据本发明的一个实施例，当当前用电设备的需求功率为降低功率需求时，控制当前能源管理分控的输出功率为需求功率。
[0051]
也就是说，当当前用电设备需要降低功率时，此时无需判断需求功率是否在对应
的能源管理分控的能源缓冲区间内，直接控制当前能源管理分控输出需求功率，以控制对应的用电设备降低功率。
[0052]
进一步地，根据本发明的一个实施例，当当前用电设备的需求功率为降低功率需求，或者当用电设备的需求功率大于当前能源管理分控的能源缓冲区间的上限值时，还包括：更新当前用电设备的状态信息，以控制能源管理主机更新对应能源管理分控的能量缓冲区间。
[0053]
也就是说，在本次控制逻辑执行完成后，还需要将更新后的用电设备的状态信息发送给对应的能源管理分控，再由能源管理分控发送给能源管理主机进行对应存储，以便于下次使用。
[0054]
为了降低能耗，实现根据系统的运行情况提前开启储能设备(光伏设备)的，防止用电不足的出现，在本发明的一个实施例中，上述的充电场站能源管理系统的控制方法，还包括：获取系统的当前运行情况；根据当前运行情况确定是否控制储能设备处于开启状态。其中，系统的运行情况包括：当前已分配的能源缓冲区间的总功率、当前充电场站的总功率、前一时刻已分配的能源缓冲区间的总功率和前一时刻充电场站的总功率。
[0055]
进一步地，根据当前运行情况确定是否控制储能设备处于开启状态，包括：获取当前已分配的能源缓冲区间的总功率，并获取当前充电场站的总功率；获取前一时刻已分配的能源缓冲区间的总功率，并获取前一时刻充电场站的总功率；根据当前已分配的能源缓冲区间的总功率、当前充电场站的总功率、前一时刻已分配的能源缓冲区间的总功率和前一时刻充电场站的总功率计算总剩余功率可分配功率变化率；当变化率大于预设值时，控制储能设备处于开启状态。其中，预设值可根据实际情况进行标定，例如，预设值可以为300。
[0056]
例如，可通过下述公式计算所述总剩余功率可分配功率变化率：
[0057][0058]
其中，x表示总剩余功率可分配功率变化率，m
′
表示前一时刻已分配的能源缓冲区间的总功率，n
′
表示前一时刻充电场站的总功率，m表示当前充电场站的总功率，n表示当前已分配的能源缓冲区间的总功率，t表示时间间隔。
[0059]
具体而言，假设时间间隔t为1min，那么，获取当前已分配的能源缓冲区间的总功率n、当前充电场站的总功率m、1分钟前已分配的能源缓冲区间的总功率n
′
以及1分钟前充电场站的总功率m
′
，并通过上述公式(2)计算总剩余可分配功率变化率x。其中，当x大于预设值(如300)时，说明充电场站需求功率提升速度较快，需要开启储能设备或者光伏设备，避免供电不足。
[0060]
下面分别针对能源管理主机、能源管理分控和用电设备分别介绍本发明的控制方法。
[0061]
图3为本发明一个实施例的充电场站能源管理系统中能源管理主机的控制方法的流程图。如图3所示，该控制方法包括以下步骤：
[0062]
s101，采集充电场站计量以及传感器数据。
[0063]
s102，判断能源管理主控是否接收到多个能源管理主控发送的状态信息。如果是，执行步骤s103；如果否，执行步骤s104。
[0064]
s103，将多个能源管理主控发送的状态信息对应存储。
[0065]
s104，根据充电场站功率信息和多个能源管理分控发送的状态信息，计算分配给当前能源管理分控的能量缓冲区间。
[0066]
s105，将该能源缓冲区间发送至当前能源管理分控。
[0067]
s106，判断是否需要提前开启储能设备/光伏设备。如果是，执行步骤s107；如果否，执行步骤s108。
[0068]
s107，提前开启储能设备/光伏设备。
[0069]
s108，控制储能设备/光伏设备处于关闭状态。
[0070]
图4为本发明一个实施例的充电场站能源管理系统中能源管理分控的控制方法的流程图。如图4所示，该控制方法包括以下步骤：
[0071]
s201，判断能源管理分控是否接收到用电设备发送的状态信息。如果是，执行步骤s202；如果否，返回步骤s201。
[0072]
s202，判断接收到的用电设备的需求功率是否为提升功率需求。如果是，执行步骤s203；如果否，执行步骤s206。
[0073]
s203，判断当前用电设备的需求功率是否处于对应能源管理分控的能源缓冲区间内。如果是，执行步骤s205；如果否，执行步骤s204。
[0074]
s204，向用电设备发送允许提升的最大功率为能源管理分控的能源缓冲区间的上限值，接着执行步骤s206。
[0075]
s205，向用电设备发送允许提升功率指令。
[0076]
s206，更新当前用电设备的状态信息，并更新当前用电设备对应的能源管理分控的能源缓冲区间。
[0077]
s207，判断当前能源管理分控是否接收到能源管理主控下发的新的能源缓冲区间。如果是，执行步骤s208；如果否，返回步骤s207。
[0078]
s208，控制当前能源管理分控更新能源缓冲区间。
[0079]
图5为本发明一个实施例的充电场站能源管理系统中用电设备的控制方法的流程图。如图5所示，该控制方法包括以下步骤：
[0080]
s301，判断用电设备是否需要提升功率。如果是，执行步骤s302；如果否，执行步骤s204。
[0081]
s302，向对应的能源管理分控发送提升功率请求。
[0082]
s303，控制能源管理分控输出功率提升至需求功率。
[0083]
s304，判断用电设备是否需要降低功率。如果是，执行步骤s305；如果否，执行步骤s306。
[0084]
s305，直接降低能源管理分控的输出功率。
[0085]
s306，将当前用电设备的信息状态发送至对应的能源管理分控。
[0086]
综上，本发明根据用电设备的状态信息，智能分配能源管理分控中的能源需求缓冲区间，可以实时响应用电设备的功率请求，用电设备不必每次与能源主控端交互，降低延时，提升效率，提高用户体验，并且，采用乱序执行，储能设备(如光伏设备)不是常开状态或者使用时即时启动模式，而是，平时处于关机状态，智能预测将要使用设备前提前一段时间开机，降低待机功耗，有效解决了等待开机浪费时间的问题。
[0087]
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0088]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0089]
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0090]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。