换电站参与电网调峰的方法、装置及介质与流程

本发明涉及电力系统，具体提供一种换电站参与电网调峰的方法、装置及介质。

背景技术：

1、当前电动汽车发展迅猛，消费者越来越倾向于选择电动汽车。而随着电动汽车保有量的不断增加，相应的对电动汽车加电设备的需求也越来越大，换电站作为一种快速补能的措施，应用越来越广泛。换电站除了能够提供快速补能服务之外，还可以带来其它一些辅助服务，例如：电池检测、电池维护、电网互动等。

2、但是，与电网互动中的调峰以往只发生在发电厂、储能等场景中，单向充电的换电站往往不能参与电网调峰。

3、因此，本领域急需一种新的换电站参与电网调峰的方法来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明旨在解决上述技术问题，即，解决现有单向充电的换电站不能参与电网调峰的问题。

2、在第一方面，本发明提供一种换电站参与电网调峰的方法，所述换电站包括本地控制系统和后台控制系统，所述电网包括电力调度中心，其中，所述本地控制系统、所述后台控制系统和所述电力调度中心之间能够进行实时交互，且所述本地控制系统还用于与所述换电站各充电支路的控制器实时交互；所述控制方法包括：所述后台控制系统收集所述电力调度中心发送的调峰需求信息，进行调峰时段内换电订单的预测并传输预测的换电订单至所述本地控制系统；所述本地控制系统获取所述换电站内电池的实时信息；所述本地控制系统基于预测出的换电订单并结合所述电池的实时信息预估调峰时段内的可调充电能力；所述本地控制系统将预估的可调充电能力传输至所述后台控制系统进行综合业务决策；所述后台控制系统将决策后的可调充电能力传输至所述电力调度中心进行评估，并接收所述电力调度中心传输的调峰指令；以及在所述后台控制系统判断所述调峰指令合法时，所述本地控制系统根据所述调峰指令的合法性以及与所述调峰时段的关系执行相应的充电模式。

3、在上述换电站参与电网调峰的方法的优选技术方案中，所述控制方法还包括：在所述换电站调峰期间，如果接收到所述电力调度中心下发的调峰停止指令，则停止所述换电站调峰，恢复正常充电模式。

4、在上述换电站参与电网调峰的方法的优选技术方案中，所述后台控制系统收集所述电力调度中心发送的调峰需求信息，进行调峰时段内换电订单的预测的步骤具体包括：所述后台控制系统根据所述调峰需求信息判断是否需要对所述换电站在调峰时段的换电订单进行预测，并在需要时完成预测；其中，所述调峰需求信息至少包括电力调度中心有无调峰需求、具体时段以及需求状况，所述需求状况包括上调调节量和下调调节量，所述换电订单的预测是指所述换电站在调峰时段内，各种待充电池的预估换电订单数量。

5、在上述换电站参与电网调峰的方法的优选技术方案中，所述所述本地控制系统获取所述换电站内电池的实时信息的步骤具体包括：所述本地控制系统与所述换电站各充电支路的控制器实时交互，以获取所述换电站内各充电支路中充电电池的实时信息；其中，所述电池的实时信息至少包括：电池电量状态、电池可充电状态、站内充电模块状态以及充电线路状态。

6、在上述换电站参与电网调峰的方法的优选技术方案中，所述本地控制系统基于预测出的换电订单并结合所述电池的实时信息预估调峰时段内的可调充电能力的步骤具体包括：获取所述调峰时段的时间段及其持续时长；判断能够确保所述换电站持续运营所需的电池数量；计算在所述调峰时段内能够满足所述换电站持续运营所需的电池充电的总平均功率p_need；计算所述调峰时段内所述换电站根据预测的换电订单数量更换的电池需要充电的总平均功率p_2chg；计算所述换电站在所述调峰时段到来前能够达到的的最大总平均功率p_permit；以及调取所述换电站的预留日常用电功率p_au，并结合p_need、p_2chg和p_permit来确定可调充电能力。

7、在上述换电站参与电网调峰的方法的优选技术方案中，所述判断能够确保所述换电站持续运营所需的电池数量的步骤具体包括：根据获取的所述换电站历史服务情况及周边车辆情况确定所述换电站内需要持续进行换电运营所需充满的电池数量；根据所述调峰时段内的预测换电订单数量确定所述调峰时段内被换出而需补充的电池数量；选取两者中电池数量的较大值作为能够确保所述换电站持续运营所需的电池数量。

8、在上述换电站参与电网调峰的方法的优选技术方案中，述计算在所述调峰时段内能够满足所述换电站持续运营所需的电池充电的总平均功率p_need的步骤具体包括：确认所述换电站持续运营所需的电池数量r_bn＝int(kn*an)+1，其中，bn为电池的类型，an为相应类型的电池数量，kn为针对不同电池的电网互动功率分配系数，n为自然数；根据公式e_chg_i＝(soc_end-soc_i)*电池额定能量来计算电池剩余可充电量，并根据公式计算交流总平均功率p_need，其中，t为调峰时段的持续时长，t’为从收到预测换电订单到开始进入调峰的时长，η为充电模块转换效率，soc_end表示充电截止soc，soc_i表示第i块电池当前的soc；根据公式计算sum(r_bi)块电池正常的交流充电功率，其中，p_acdc为每个充电支路额定交流充电功率；若则否则p_need保持不变。

9、在上述换电站参与电网调峰的方法的优选技术方案中，所述计算所述调峰时段内所述换电站根据预测的换电订单数量更换的电池需要充电的总平均功率p_2chg的步骤具体包括：根据公式计算更换的电池需要充电的总平均功率p_2chg，其中，μ为换电站更换的电池的可充电系数，xn为不同类型电池的预测换电订单数量。

10、在上述换电站参与电网调峰的方法的优选技术方案中，所述计算所述换电站在所述调峰时段到来前能够达到的最大总平均功率p_permit的步骤具体包括：根据公式计算站内电池当前最大总交流充电功率，其中，p_chg_i为根据站内电池充电请求功率与对应的支路p_acdc中的较小者确定的站内电池可充功率；根据公式计算总剩余可充电量；若，p_chg_ac*t’>＝e_ac2chg，则p_permit＝e_ac2chg/t’，否则p_permit＝p_chg_ac。

11、在上述换电站参与电网调峰的方法的优选技术方案中，所述可调充电能力的极值包括所述换电站在调峰时段内的最大可充电功率pmax和最小需充电功率pmin，其中，pmax＝p_2chg+p_permit+p_au，pmin＝p_need+p_2chg+p_au。

12、在上述换电站参与电网调峰的方法的优选技术方案中，所述本地控制系统将预估的可调充电能力传输至所述后台控制系统进行综合业务决策的步骤具体包括：所述本地控制系统将所述可调充电能力传输至所述后台控制系统进行综合业务决策，以调整传输至所述电力调度中心的所述换电站的可调充电能力；其中，所述综合业务决策至少包括是否需要参与调峰，调峰报价策略和调峰参与度。

13、在上述换电站参与电网调峰的方法的优选技术方案中，当所述后台控制系统判断所述调峰指令合法时，所述本地控制系统根据所述调峰指令的合法性以及与所述调峰时段的关系执行相应的充电模式的步骤具体包括：若所述后台控制系统判断所述调峰指令合法，则将其传输至所述本地控制系统；若所述本地控制系统判断所述调峰指令合法且在所述调峰时段内，则执行调峰充电模式；若所述本地控制系统判断所述调峰指令合法且未到所述调峰时段，则执行调峰准备充电模式；若所述本地控制系统判断所述调峰指令不合法，则执行正常充电模式；其中，所述正常充电模式为所述换电站按照站内电池所需进行充电的模式，所述调峰准备充电模式为所述换电站按照最大可充电功率pmax和最小需充电功率pmin的平均值进行充电的模式，所述调峰充电模式为所述换电站根据所述电力调度中心的指示获取到的所述调峰时段内的平均充电功率pr进行充电的模式。

14、在上述换电站参与电网调峰的方法的优选技术方案中，所述后台控制系统针对所述调峰指令的合法性判断至少包括：是否中标、指令是否超中标容量、调峰时段是否符合以及换电站是否可用，所述本地控制系统针对所述调峰指令的合法性判断至少包括：调峰时段是否是预测时段和指令下发时间是否超时。

15、在上述换电站参与电网调峰的方法的优选技术方案中，所述平均充电功率pr根据公式pr＝(pr1*t-(e1-e0))/(tn-t1)计算得出，其中，所述调峰时段的时间段为[t0，tn]，持续时长t＝tn-t0，t0时刻换电站总电度值为e0，所述电力调度中心指示的初始平均充电功率为pr1，t1时刻换电站总电度值为e1，t1时刻已充电量为e1-e0，t1时刻未充电量为pr1*t-(e1-e0)。

16、在上述换电站参与电网调峰的方法的优选技术方案中，所述后台控制系统是云端服务器。

17、在第二方面，本发明提供一种装置，所述装置包括处理器和存储器，所述存储器适于存储多条程序代码，所述程序代码适于由所述处理器加载并运行以执行前述的换电站参与电网调峰的方法。

18、在第三方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其中存储有多条程序代码，其特征在于，所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行前述的换电站参与电网调峰的方法。

19、方案1.一种换电站参与电网调峰的方法，其特征在于，所述换电站包括本地控制系统和后台控制系统，所述电网包括电力调度中心，其中，所述本地控制系统、所述后台控制系统和所述电力调度中心之间能够进行实时交互，且所述本地控制系统还用于与所述换电站各充电支路的控制器实时交互；所述控制方法包括：

20、所述后台控制系统收集所述电力调度中心发送的调峰需求信息，进行调峰时段内换电订单的预测并传输预测的换电订单至所述本地控制系统；

21、所述本地控制系统获取所述换电站内电池的实时信息；

22、所述本地控制系统基于预测出的换电订单并结合所述电池的实时信息预估调峰时段内的可调充电能力；

23、所述本地控制系统将预估的可调充电能力传输至所述后台控制系统进行综合业务决策；

24、所述后台控制系统将决策后的可调充电能力传输至所述电力调度中心进行评估并接收所述电力调度中心传输的调峰指令；以及

25、当所述后台控制系统判断所述调峰指令合法时，所述本地控制系统根据所述调峰指令的合法性以及与所述调峰时段的关系执行相应的充电模式。

26、方案2.根据方案1所述的方法，其特征在于，还包括：

27、在所述换电站调峰期间，如果接收到所述电力调度中心下发的调峰停止指令，则停止所述换电站调峰，恢复正常充电模式。

28、方案3.根据方案1所述的方法，其特征在于，所述后台控制系统收集所述电力调度中心发送的调峰需求信息，进行调峰时段内换电订单的预测的步骤具体包括：

29、所述后台控制系统根据所述调峰需求信息判断是否需要对所述换电站在调峰时段的换电订单进行预测，并在需要时完成预测；

30、其中，所述调峰需求信息至少包括电力调度中心有无调峰需求、具体时段以及需求状况，所述需求状况包括上调调节量和下调调节量，所述换电订单的预测是指所述换电站在调峰时段内各种待充电池的预估换电订单数量。

31、方案4.根据方案1所述的方法，其特征在于，所述本地控制系统获取所述换电站内电池的实时信息的步骤具体包括：

32、所述本地控制系统与所述换电站各充电支路的控制器实时交互，以获取所述换电站内各充电支路中充电电池的实时信息；

33、其中，所述电池的实时信息至少包括电池电量状态、电池可充电状态、站内充电模块状态以及充电线路状态。

34、方案5.根据方案1所述的方法，其特征在于，所述本地控制系统基于预测出的换电订单并结合所述电池的实时信息预估调峰时段内的可调充电能力的步骤具体包括：

35、获取所述调峰时段的时间段及其持续时长；

36、判断能够确保所述换电站持续运营所需的电池数量；

37、计算在所述调峰时段内能够满足所述换电站持续运营所需的电池充电的总平均功率p_need；

38、计算所述调峰时段内所述换电站根据预测的换电订单数量更换的电池需要充电的总平均功率p_2chg；

39、计算所述换电站在所述调峰时段到来前能够达到的最大总平均功率p_permit；以及

40、调取所述换电站的预留日常用电功率p_au，并结合p_need、p_2chg和p_permit来确定可调充电能力。

41、方案6.根据方案5所述的方法，其特征在于，所述判断能够确保所述换电站持续运营所需的电池数量的步骤具体包括：

42、根据获取的所述换电站的历史服务情况及周边车辆情况确定所述换电站内需要持续进行换电运营所需充满的电池数量；

43、根据所述调峰时段内的预测换电订单数量确定所述调峰时段内被换出而需补充的电池数量；

44、选取两者中电池数量的较大值作为能够确保所述换电站持续运营所需的电池数量。

45、方案7.根据方案6所述的方法，其特征在于，所述计算在所述调峰时段内能够满足所述换电站持续运营所需的电池充电的总平均功率p_need的步骤具体包括：

46、确认所述换电站持续运营所需的电池数量r_bn＝int(kn*an)+1，其中，bn为电池的类型，an为相应类型的电池数量，kn为针对不同电池的电网互动功率分配系数，n为自然数；

47、根据公式e_chg_i＝(soc_end-soc_i)*电池额定能量，来计算电池剩余可充电量，并根据公式计算交流总平均功率p_need，其中，t为调峰时段的持续时长，t’为从收到预测换电订单到开始进入调峰的时长，η为充电模块转换效率，soc_end表示充电截止soc，soc_i表示第i块电池当前的soc；

48、根据公式计算sum(r_bi)块电池正常的交流充电功率，其中，p_acdc为每个充电支路额定交流充电功率；

49、若则否则p_need保持不变。

50、方案8.根据方案7所述的方法，其特征在于，所述计算所述调峰时段内所述换电站根据预测的换电订单数量更换的电池需要充电的总平均功率p_2chg的步骤具体包括：

51、根据公式计算更换的电池需要充电的总平均功率p_2chg，其中，μ为换电站更换的电池的可充电系数，xn为不同类型电池的预测换电订单数量。

52、方案9.根据方案8所述的方法，其特征在于，所述计算所述换电站在所述调峰时段到来前能够达到的最大总平均功率p_permit的步骤具体包括：

53、根据公式计算站内电池当前最大总交流充电功率，其中，p_chg_i为根据站内电池充电请求功率与对应的支路p_acdc中的较小者确定的站内电池可充功率；

54、根据公式计算总剩余可充电量；

55、若，p_chg_ac*t’>＝e_ac2chg，则p_permit＝e_ac2chg/t’，否则p_permit＝p_chg_ac。

56、方案10.根据方案9所述的方法，其特征在于，所述可调充电能力的极值包括：所述换电站在调峰时段内的最大可充电功率pmax和最小需充电功率pmin，

57、其中，pmax＝p_2chg+p_permit+p_au，pmin＝p_need+p_2chg+p_au。

58、方案11.根据方案1所述的方法，其特征在于，所述本地控制系统将预估的可调充电能力传输至所述后台控制系统进行综合业务决策的步骤具体包括：

59、所述本地控制系统将所述可调充电能力传输至所述后台控制系统进行综合业务决策，以调整传输至所述电力调度中心的所述换电站的可调充电能力；

60、其中，所述综合业务决策至少包括是否需要参与调峰，调峰报价策略和调峰参与度。

61、方案12.根据方案10所述的方法，其特征在于，当所述后台控制系统判断所述调峰指令合法时，所述本地控制系统根据所述调峰指令的合法性以及与所述调峰时段的关系执行相应的充电模式的步骤具体包括：

62、若所述后台控制系统判断所述调峰指令合法，则将其传输至所述本地控制系统；

63、若所述本地控制系统判断所述调峰指令合法且在所述调峰时段内，则执行调峰充电模式；

64、若所述本地控制系统判断所述调峰指令合法且未到所述调峰时段，则执行调峰准备充电模式；

65、若所述本地控制系统判断所述调峰指令不合法，则执行正常充电模式；

66、其中，所述正常充电模式为所述换电站按照站内电池所需进行充电的模式，所述调峰准备充电模式为所述换电站按照最大可充电功率pmax和最小需充电功率pmin的平均值进行充电的模式，所述调峰充电模式为所述换电站根据所述电力调度中心的指示获取到的所述调峰时段内的平均充电功率pr进行充电的模式。

67、方案13.根据方案12所述的方法，其特征在于，所述后台控制系统针对所述调峰指令的合法性判断至少包括：是否中标、指令是否超中标容量、调峰时段是否符合以及换电站是否可用，所述本地控制系统针对所述调峰指令的合法性判断至少包括：调峰时段是否是预测时段和指令下发时间是否超时。

68、方案14.根据方案12所述的方法，其特征在于，根据公式pr＝(pr1*t-(e1-e0))/(tn-t1)计算平均充电功率pr，

69、其中，所述调峰时段的时间段为[t0，tn]，持续时长t＝tn-t0，t0时刻换电站总电度值为e0，所述电力调度中心指示的初始平均充电功率为pr1，t1时刻换电站总电度值为e1，t1时刻已充电量为e1-e0，t1时刻未充电量为pr1*t-(e1-e0)。

70、方案15.根据方案1至14中任一项所述的方法，其特征在于，所述后台控制系统是云端服务器。

71、方案16.一种装置，其特征在于，包括：

72、处理器；

73、存储器，所述存储器适于存储多条程序代码，所述程序代码适于由所述处理器加载并运行以执行方案1至15中任一项所述的换电站参与电网调峰的方法。

74、方案17.一种计算机可读存储介质，其中存储有多条程序代码，其特征在于，所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行方案1至15中任一项所述的换电站参与电网调峰的方法。

75、在采用上述技术方案的情况下，本发明能够实现换电站的本地控制系统与后台控制系统以及电网电力调度中心的交互，以及本地控制系统与换电站的支路的控制器的交互，在此情况下，换电站结合站内电池的实时信息和预测的实时换电订单预估调峰时段的可调充电能力，上报电网后，电网的电力调度中心在可调充电能力的范围内向后台控制系统下发调峰指令，并在后台控制系统判断为合法是下发至本地控制系统，本地控制系统在判断其合法性之后根据不同的时间段执行相应的充电模式，响应电网调峰，从而实现了单向充电的换电站参与电网调峰的功能，而且既能维持用户换电、快速补能的良好体验，又能响应电网调峰，提升换电站体系化效率。

76、本发明通过获取所述调峰时段的时间段及其持续时长；判断能够确保所述换电站持续运营所需的电池数量；计算在所述调峰时段内能够满足所述换电站持续运营所需的电池充电的总平均功率p_need；计算所述调峰时段内所述换电站根据预测的换电订单数量更换的电池需要充电的总平均功率p_2chg；计算所述换电站当前状态下在所述调峰时段内能够达到的最大总平均功率p_permit；以及调取所述换电站的预留日常用电功率p_au，并结合p_need、p_2chg和p_permit来确定可调充电能力，从而实现了精准估算换电站在调峰时段的可调充电能力。