可移动电力设备、电力系统和电力调度方法与流程

1.本发明属于电力设备技术领域，尤其涉及一种可移动电力设备、电力系统和电力调度方法。


背景技术：

2.鉴于用户用电状况的波动性，居民用电集中时用电功率会大幅上升，而考虑到平时相对较低的负荷需求，电网的线路、变压器配置并不高，应对短暂的用电高峰，存在一定的困难。例如，对于农村电网而言，春节期间农村返乡人员数量大幅度增加，农村电网居民用电功率随之大幅上升，而考虑到平时相对较低的负荷需求，农村电网的线路、变压器配置往往不高，应对短暂的春节用电高峰，存在困难。
3.目前的主要解决方法包括：电网过负荷时停电；计划内轮流停电；供电公司加大值守力度，用电高峰期间“保电”。
4.以上问题的实质，是电网在部分地点、部分时间的供应能力超出硬件资源极限，被迫通过各种方式削减用电负荷。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中电网在部分地点、部分时间的供应能力超出硬件资源极限，被迫通过各种方式削减用电负荷的缺陷，提供一种可移动电力设备、电力系统和电力调度方法。
6.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
7.本发明提供一种可移动电力设备，包括移动装置和承载于移动装置上的电力设备，电力设备包括：控制器、可充电电池和双向变流器；
8.可充电电池与双向变流器连接，双向变流器具有整流状态和逆变状态，双向变流器处于整流状态时，可充电电池充电；双向变流器处于逆变状态时，可充电电池放电；
9.控制器与双向变流器连接，控制器用于控制双向变流器在整流状态和逆变状态之间切换，以使可充电电池充电或放电。
10.本方案中，通过对可充电电池的充电或放电的切换，实现电能的合理存储或释放，在电网过负荷或停电时可以将可充电电池内存储的电量输出以提供应急供电，并且，可移动电力设备通过移动装置实现可移动的便利性，可以方便地提供不同场景下的电力供应调度。
11.较佳地，电力设备还包括双向变换器，双向变换器的低压侧与可充电电池连接，双向变换器的高压侧与双向变流器连接，双向变换器具有第一向状态和第二向状态，第一向状态对应于电能从双向变换器的低压侧传输至双向变流器的状态，第二向状态对应于电能从双向变换器的高压侧传输至可充电电池的状态；
12.控制器还与双向变换器连接，控制器用于控制双向变换器在第二向状态和第一向状态之间切换。
13.本方案中，通过双向变换器可以在可充电电池充放电过程中调节可充放电电池的输入电压和输出电压，以使输入电压适配于可充电电池的充电电压，且输出电压能够满足双向变流器的直流侧电压需求。在可充电电池充电过程中，双向变换器处于第二向状态，双向变换器根据可充电电池的充电电压调节压降，适配于可充电电池的充电电压；在可充电电池放电过程中，双向变换器处于第一向状态，双向变换器将可充电电池的输出电压升高调节至满足双向变流器的直流侧电压需求的电压值。
14.较佳地，双向变换器包括dc/dc转换器(直流-直流转换器)，双向变流器包括ac/dc转换器(交流-直流转换器)；
15.dc/dc转换器的低压侧与可充电电池连接，dc/dc转换器的高压侧与ac/dc转换器的dc侧连接，ac/dc转换器的ac侧用于输出或接收电能。
16.本方案中，dc/dc转换器和ac/dc转换器可以实现可充电电池与外部交变电流系统对接，从而向外部交变电流系统输出电能或从外部交变电流系统接收电能。
17.较佳地，可移动电力设备还包括电表，电表分别与双向变流器和控制器连接。
18.本方案中，可以通过电表采集电流值、电压值及功率值，以进行电流电压及功率监控，进而计量可移动电力设备输入及输出的电量。
19.较佳地，控制器包括电流比较单元，电流比较单元分别与电表和双向变流器连接，电流比较单元接收电表采集到的电流值，并将接收到的电流值与预存的电流阈值进行比较，当电流值大于电流阈值时，电流比较单元输出关机信号至双向变流器以使双向变流器关闭。
20.本方案中，通过电池比较单元检测电表采集到的电流值的大小，在电流值大于电流阈值时关闭双向变流器，对可移动电力设备进行保护，避免超负荷运行造成电路损坏，能够有效避免充电或放电电流过大对可充电电池造成损害。
21.较佳地，控制器包括电量监控单元和报警单元，电量监控单元获取可充电电池的剩余电量，并将获取到的剩余电量与预存的第一电量阈值进行比较，当剩余电量小于第一电量阈值时，电量监控单元输出报警信号至报警单元，报警单元输出报警信息。
22.本方案中，当可充电电池的剩余电量小于第一电量阈值时，输出报警信息，可以及时提示用户为可充电电池充电或调解输出功率，避免因充电电池电量不足影响正常使用。
23.较佳地，电量监控单元还与双向变流器连接，当剩余电量小于第一电量阈值时，电量监控单元将剩余电量与预存的第二电量阈值进行比较，第二电量阈值小于第一电量阈值，当剩余电量小于第二电量阈值时，电量监控单元输出关机信号至双向变流器以使双向变流器关闭。
24.本方案中，当可充电电池的剩余电量小于第二电量阈值时，关闭双向变流器，可以避免可充电电池过度放电，对可充电电池进行保护。
25.本发明还提供一种电力系统，包括电网、调度中心和本发明的可移动电力设备；
26.双向变流器通过变压器与电网连接；控制器与调度中心通信连接；
27.当变压器的用电功率高于变压器的额定功率时，调度中心向控制器发送的第一切换指令，控制器根据第一切换指令控制双向变流器切换至逆变状态以使可充电电池放电，可移动电力设备向电网输出电能；
28.当用电功率低于额定功率时，调度中心向控制器发送的第二切换指令，控制器根
据第二切换指令控制双向变流器切换至整流状态以使可充电电池充电，可移动电力设备从电网获取电能。
29.本方案中，当变压器的用电功率高于变压器的额定功率时，可移动电力设备向电网输出电能，以便在电网用电负荷较高时向电网补充电能；当用电功率低于额定功率时，可移动电力设备从电网获取电能，以便存储电能，实现电能合理调度。
30.本发明还提供一种电力调度方法，基于本发明的可移动电力设备实现，电力调度方法包括：
31.s1、控制器获取外部指令；
32.s2、控制器根据外部指令控制双向变流器在整流状态或逆变之间切换，以使可充电电池充电和/或放电。
33.本方案中，通过对可充电电池的充电或放电的切换，实现电能的合理存储或释放，通过可移动电力设备的可移动的便利性，可以方便地提供不同场景下的电力调度。
34.较佳地，外部指令为外部交流负载发出的供电请求指令，
35.步骤s2包括：
36.控制器根据外部指令控制双向变流器切换至逆变状态，以使可充电电池放电，可移动电力设备向外部交流负载输出电能。
37.本方案中，根据外部交流负载发出的供电请求指令向外部交流负载输出电能，可以灵活地实现对外部交流负载供电，以满足外部交流负载的用电需求。
38.较佳地，外部指令为电网的调度中心发出的第一切换指令或第二切换指令；
39.步骤s2包括：
40.控制器根据第一切换指令控制双向变流器切换至逆变状态以使可充电电池放电，可移动电力设备向电网输出电能；
41.控制器根据第二切换指令控制双向变流器切换至整流状态以使可充电电池充电，可移动电力设备从电网获取电能。
42.本方案中，根据电网的调度中心控制可移动电力设备向电网输出电能或从电网获取电能，以便根据电网的用电负荷合理调度电能。
43.较佳地，步骤s2之后还包括：
44.s3、控制器获取可移动电力设备输出的电流值，并将获取到的电流值与预存的电流阈值进行比较，当电流值大于电流阈值时，控制器控制双向变流器关闭。
45.本方案中，在电流值大于电流阈值时关闭双向变流器，对可充电电池进行保护，避免充电或放电电流过大对可充电电池及电路器件造成损害。
46.较佳地，步骤s2之后还包括：
47.s4、控制器获取可充电电池的剩余电量，并将获取到的剩余电量与预存的第一电量阈值进行比较，当剩余电量小于第一电量阈值时，输出报警信息。
48.本方案中，当可充电电池的剩余电量小于第一电量阈值时，输出报警信息，可以及时提示用户为可充电电池充电或调解输出功率，避免因充电电池电量不足影响正常使用。
49.较佳地，步骤s4之后还包括：
50.s5、当剩余电量小于第一电量阈值时，控制器将剩余电量与预存的第二电量阈值进行比较，第二电量阈值小于第一电量阈值，当剩余电量小于第二电量阈值时，控制器控制
双向变流器关闭。
51.本方案中，当可充电电池的剩余电量小于第二电量阈值时，关闭双向变流器，可以避免可充电电池过度放电，对可充电电池进行保护。
52.本发明的积极进步效果在于：通过对可充电电池的充电或放电的切换，实现电能的合理存储或释放，在电网过负荷或停电时可以将可充电电池内存储的电量输出以提供应急供电，并且，可移动电力设备通过移动装置实现可移动的便利性，可以方便地提供不同场景下的电力供应调度。
附图说明
53.图1为本发明的实施例1的可移动电力设备的结构示意图。
54.图2为本发明的实施例1的可移动电力设备的电力设备的结构示意图。
55.图3为本发明的实施例1的可移动电力设备的可选的实施方式的电力设备的结构示意图。
56.图4为本发明的实施例1的可移动电力设备的一种应用场景的示意图。
57.图5为本发明的实施例1的可移动电力设备的另一种应用场景的示意图。
58.图6为本发明的实施例2的可移动电力设备的电力设备的结构示意图。
59.图7为本发明的实施例3的可移动电力设备的电力设备的结构示意图。
60.图8为本发明的实施例4的电力系统的结构示意图。
61.图9为本发明的实施例4的电力系统的一种可选的实施方式的结构示意图。
62.图10为本发明的实施例5的电力调度方法的流程图。
63.图11为本发明的实施例6的电力调度方法的流程图。
64.图12为本发明的实施例7的电力调度方法的流程图。
具体实施方式
65.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
66.实施例1
67.本实施例提供一种可移动电力设备。参照图1，该可移动电力设备包括移动装置501和承载于移动装置501上的电力设备502。参照图2，电力设备502包括：控制器521、可充电电池522和双向变流器523。可充电电池522与双向变流器523连接，双向变流器523具有整流状态和逆变状态，双向变流器523处于整流状态时，可充电电池522充电；双向变流器523处于逆变状态时，可充电电池522放电；控制器521与双向变流器523连接，控制器521用于控制双向变流器523在整流状态和逆变状态之间切换，以使可充电电池522充电或放电。
68.上述的可移动电力设备，通过对可充电电池的充电或放电的切换，实现电能的合理存储或释放，在电网过负荷或停电时可以将可充电电池522内存储的电量输出以提供应急供电，并且，可移动电力设备通过移动装置501实现可移动的便利性，可以方便地提供不同场景下的电力供应调度。
69.在一些可选的实施方式中，参照图3，电力设备502还包括双向变换器524，双向变换器524的低压侧与可充电电池522连接，双向变换器524的高压侧与双向变流器523连接，
双向变换器524具有第一向状态和第二向状态，第一向状态对应于电能从双向变换器524的低压侧传输至双向变流器523的状态，第二向状态对应于电能从双向变换器524的高压侧传输至可充电电池522的状态；控制器521还与双向变换器524连接，控制器521用于控制双向变换器524在第二向状态和第一向状态之间切换。
70.本实施例中，通过双向变换器524可以在可充电电池522充放电过程中调节可充放电电池522的输入电压和输出电压，以使输入电压适配于可充电电池522的充电电压，且输出电压能够满足双向变流器523的直流侧电压需求。具体地，在可充电电池522充电过程中，双向变换器524处于第二向状态，双向变换器524根据可充电电池522的充电电压调节压降，适配于可充电电池522的充电电压；在可充电电池522放电过程中，双向变换器524处于第一向状态，双向变换器524将可充电电池522的输出电压升高调节至满足双向变流器523的直流侧电压需求的电压值。
71.具体实施时，双向变换器524包括dc/dc转换器，双向变流器523包括ac/dc转换器；dc/dc转换器的低压侧与可充电电池522连接，dc/dc转换器的高压侧与ac/dc转换器的dc侧连接，ac/dc转换器的ac侧用于输出或接收电能。
72.图4示出了本实施例的可移动电力设备的一种应用场景。当某处的交流负载2需要外部供电时，可以将本实施例的可移动电力设备移动至交流负载2所处的场所，通过ac/dc转换器的ac侧与交流负载2对接。然后，启动该可移动电力设备的电力设备502后，控制器521发出控制指令将dc/dc转换器切换至第一向状态，以及将ac/dc转换器切换至逆变状态。于是，可充电电池522向交流负载2输出电能。其中，ac/dc转换器将直流电转换为交流电以供交流负载2使用，从而实现电力的跨区域调度。具体地，交流负载所处的场所包括各种生活生产场所，如居民区、医院、学校及工厂等。
73.具体实施时，移动装置501可以但不局限于采用汽车、拖车、推车等设备实现，从而方便地移动该可移动电力设备到达目的地。
74.图5示出了本实施例的可移动电力设备的另一种应用场景。当某处电网的用电负荷较高，电网压力较大时，可以将本实施例的可移动电力设备移动至该电网对应的场所与电网对接，具体通过ac/dc转换器的ac侧与变压器3对接，从而与电网连接。然后，启动该可移动电力设备的电力设备502后，控制器521发出控制指令将dc/dc转换器切换至第一向状态，以及将ac/dc转换器切换至逆变状态。于是，可充电电池522向电网输出电能，从而缓解电网用电压力。以一些具体的情况为例，春节期间，农村电网进入用电高峰时，可以采用本实施例的可移动电力设备向该农村电网输出电能，缓解该农村电网的用电压力，保证农村居民正常用电。
75.或者，当某处电网的用电负荷较低时，可以将本实施例的可移动电力设备移动至该电网对应的场所，通过ac/dc转换器的ac侧与变压器3对接，从而与电网连接。然后，启动该可移动电力设备的电力设备502后，控制器521发出控制指令将dc/dc转换器切换至第二向状态，以及将ac/dc转换器切换至整流状态。于是，对可充电电池522充电，可充电电池522从电网获取电能进行存储。
76.基于本实施例的可移动电力设备，可以在电网用电低谷时存储电能，在电网用电高峰时向电网输出电能，实现电力的跨时域调度。
77.实施例2
78.在上述实施例1基础上，本实施例提供一种可移动电力设备。其中，参照图6，电力设备502还包括电表525，电表525分别与双向变流器523和控制器521连接，电表525用于采集电流值、电压值及功率值，以进行电流电压及功率监控，进而计量可移动电力设备输入及输出的电量。
79.进一步地，控制器521包括电流比较单元526，电流比较单元526分别与电表525和双向变流器523连接，电流比较单元526接收电表525采集到的电流值，并将接收到的电流值与预存的电流阈值进行比较，当电流值大于电流阈值时，电流比较单元526输出关机信号至双向变流器523以使双向变流器523关闭。
80.在本实施例的可移动电力设备的可充电电池522充电或放电的过程中，电表525实时采集电流值，当电流值大于电流阈值时，电流比较单元526输出关机信号至双向变流器523以使双向变流器523关闭，从而对可充电电池522进行保护，避免电流过大对可充电电池522及电路器件造成损害。在一些可选的实施方式中，电流比较单元526采用硬件电路实现。电流阈值可以根据可充电电池522的具体性能及电路器件的负载能力合理设置。
81.实施例3
82.在本实施例1或实施例2基础上，本实施例提供一种可移动电力设备。其中，参照图7，控制器521包括电量监控单元527和报警单元528，电量监控单元527获取可充电电池522的剩余电量，并将获取到的剩余电量与预存的第一电量阈值进行比较，当剩余电量小于第一电量阈值时，电量监控单元527输出报警信号至报警单元528，报警单元528输出报警信息。
83.作为一种可选的实施方式，电量监控单元527还与双向变流器523连接，当剩余电量小于第一电量阈值时，电量监控单元527将剩余电量与预存的第二电量阈值进行比较，第二电量阈值小于第一电量阈值，当剩余电量小于第二电量阈值时，电量监控单元527输出关机信号至双向变流器523以使双向变流器523关闭。
84.在一些可选的实施方式中，第一电量阈值取该可充电电池522的满电电量的10％～30％，优选为可充电电池522的满电电量的20％。当该可充电电池522的剩余电量低于其满电电量的20％时，电量监控单元527输出报警信号至报警单元528，报警单元528输出报警信息，以提示用户对可充电电池522充电或调解输出功率。相应地，在一个实施例中，第二电量阈值取该可充电电池522的满电电量的5％～10％，优选为可充电电池522的满电电量的5％。如果该可充电电池522的剩余电量降至低于其满电电量的5％，电量监控单元527输出关机信号至双向变流器523以使双向变流器523关闭，从而避免可充电电池522过度放电，对可充电电池522进行保护。
85.在一些可选的实施方式中，电量监控单元527采用硬件电路实现。
86.报警单元528可以采用蜂鸣报警器、led声光报警器等实现。
87.实施例4
88.本实施例提供一种电力系统。参照图8，该电力系统包括电网(未示出)、调度中心4和实施例1～3中任意一个实施例中的可移动电力设备。其中，双向变流器523通过变压器与电网连接；控制器521与调度中心通信连接；当变压器的用电功率高于变压器的额定功率时，调度中心向控制器521发送的第一切换指令，控制器521根据第一切换指令控制双向变流器523切换至逆变状态以使可充电电池522放电，可移动电力设备向电网输出电能；当用
电功率低于额定功率时，调度中心向控制器521发送的第二切换指令，控制器521根据第二切换指令控制双向变流器523切换至整流状态以使可充电电池522充电，可移动电力设备从电网获取电能。
89.图9示出了本实施例的电力系统的一种可选的实施方式。其中，当变压器的用电功率高于变压器的额定功率时，调度中心向控制器521发送的第一切换指令，控制器521根据第一切换指令控制双向变流器523切换至逆变状态以及根据第一切换指令控制双向变换器524切换至第一向状态以使可充电电池522放电，可移动电力设备向电网输出电能。当用电功率低于额定功率时，调度中心向控制器521发送的第二切换指令，控制器521根据第二切换指令控制双向变流器523切换至整流状态以及根据第二切换指令控制双向变换器524切换至第二向状态以使可充电电池522充电，可移动电力设备从电网获取电能。
90.基于本实施例的电力系统，可以根据变压器的用电功率实现自动切换，以相应地控制可充电电池522的充电或放电，从而合理调节电网的供电能力。
91.实施例5
92.本实施例提供一种电力调度方法，该电力调度方法基于实施例1～3中任意一个实施例中的可移动电力设备实现。参照图10，该电力调度方法包括以下步骤：
93.步骤s1、控制器获取外部指令。
94.步骤s2、控制器根据外部指令控制双向变流器在整流状态或逆变之间切换，以使可充电电池充电和/或放电。
95.进一步地，至少在步骤s2之前，移动装置承载电力设备运动，可移动电力设备移动至用电场所。
96.本方案中，通过对可充电电池的充电或放电的切换，实现电能的合理存储或释放，通过可移动电力设备的可移动的便利性，可以方便地提供不同场景下的电力调度。
97.在一种可选的实施方式中，该可移动电力设备与外部交流负载连接。外部指令为外部交流负载发出的供电请求指令。相应地，步骤s2包括：
98.控制器根据外部指令控制双向变流器切换至逆变状态，以使可充电电池放电，可移动电力设备向外部交流负载输出电能。
99.当用户启动可移动电力设备以向外部交流负载供电时，用户启动可移动电力设备的操作对应于外部指令，控制器接收外部指令控制双向变流器切换至逆变状态，以使可充电电池放电，可移动电力设备向外部交流负载输出电能。
100.在另一种可选的实施方式中，该可移动电力设备通过变压器与电网连接。外部指令为电网的调度中心发出的第一切换指令或第二切换指令，相应地，步骤s2包括：
101.控制器根据第一切换指令控制双向变流器切换至逆变状态以使可充电电池放电，可移动电力设备向电网输出电能；
102.控制器根据第二切换指令控制双向变流器切换至整流状态以使可充电电池充电，可移动电力设备从电网获取电能。
103.当变压器的用电功率高于变压器的额定功率时，调度中心向控制器发送的第一切换指令，控制器根据第一切换指令控制双向变流器切换至逆变状态以使可充电电池放电，可移动电力设备向电网输出电能；当用电功率低于额定功率时，调度中心向控制器发送的第二切换指令，控制器根据第二切换指令控制双向变流器切换至整流状态以使可充电电池
充电，可移动电力设备从电网获取电能。
104.实施例6
105.在实施例5的基础上，本实施例提供一种电力调度方法。参照图11，在步骤s2之后，该电力调度方法包括以下步骤：
106.步骤s3、控制器获取可移动电力设备输出的电流值，并将获取到的电流值与预存的电流阈值进行比较，当电流值大于电流阈值时，控制器控制双向变流器关闭。
107.在电流值大于电流阈值时关闭双向变流器，对可充电电池进行保护，避免充电或放电电流过大对可充电电池及电路器件造成损害。
108.实施例7
109.在实施例5或实施例6的基础上，本实施例提供一种电力调度方法。参照图12，在步骤s2之后，该电力调度方法包括以下步骤：
110.步骤s4、控制器获取可充电电池的剩余电量，并将获取到的剩余电量与预存的第一电量阈值进行比较，当剩余电量小于第一电量阈值时，输出报警信息。
111.作为一种可选的实施方式，在步骤s4之后，该电力调度方法包括以下步骤：
112.步骤s5、当剩余电量小于第一电量阈值时，控制器将剩余电量与预存的第二电量阈值进行比较，第二电量阈值小于第一电量阈值，当剩余电量小于第二电量阈值时，控制器控制双向变流器关闭。
113.在一些可选的实施方式中，第一电量阈值取该可充电电池的满电电量的10％～30％，优选为可充电电池的满电电量的20％。当该可充电电池的剩余电量低于其满电电量的20％时，输出报警信息，以提示用户对可充电电池充电或调解输出功率。相应地，在一个实施例中，第二电量阈值取该可充电电池的满电电量的5％～10％，优选为可充电电池的满电电量的5％。如果该可充电电池的剩余电量降至低于其满电电量的5％，控制双向变流器关闭，从而避免可充电电池过度放电，对可充电电池进行保护。
114.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。