CN107634529A - 一种充电桩错峰调参控制***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种充电桩错峰调参控制***及方法,其技术特点在于:包括:单片机、通信模块、存储模块、显示模块、NFC读写模块、故障报警模块、看门狗电路、输出控制模块、充电接口模块、智能电表、逆变模块、电池组和电源模块。本发明利用通信模块接收电力***下发的错峰调参用电参数,通过双向智能表历史数据预测每日24小时负荷平均用电量,在不同用电峰谷时段,根据错峰调参用电参数,合理控制充电桩的供电模式和电池组剩余电能反向电网发电,从而实现了电网削峰填谷的错峰负荷控制,达到节能降耗和降低充电桩营业成本的目的。
Description
技术领域
本发明属于智能电网应用技术领域,尤其涉及一种充电桩错峰调参控制***及方法。
背景技术
随着智能电网的发展,如何提高电力用户用电设备的节能效率,研究符合电网需求侧管理要求,能够错峰控制的智能用电设备是必要的。中国电动汽车充电基础设施促进联盟发布调查显示:截至2016年9月,我国公共充电桩数量超过10万个,实际使用率只有10%。运营企业基本没能实现盈利。
目前公知的各种充电桩工作方式单一,尚无一种可接收电力***错峰调参用电参数,用于实现充电桩错峰调参控制,从而达到电网削峰填谷目地的***。
下面对本发明所涉及的技术术语进行解释说明:
需求侧管理:在政府法规和政策的支持下,采取有效的激励和引导措施以及适宜的运作方式,通过发电公司、电网公司、能源服务公司、社会中介组织、产品供应商、电力用户等共同协力,提高终端用电效率和改变用电方式,在满足同样用电功能的同时减少电量消耗和电力需求,达到节约资源和保护环境,实现社会效益最好、各方受益、最低成本能源服务所进行的管理活动。
削峰填谷:把一部分高峰负荷挪到低谷时段,从而减少电网运行的峰谷负荷差,实现了节约能源的目的。
错峰调参:根据电力***用电信息,通过调整智能用电负荷控制参数,降低尖、峰段用电量,提高谷段用电量的控制方式。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种能够解决目前公知的各种充电桩工作方式单一,使用率低造成运营亏损,且无法满足电力***需求侧管理的技术问题的充电桩错峰调参控制***及方法。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的:
一种充电桩错峰调参控制***,包括:单片机、通信模块、存储模块、显示模块、NFC读写模块、故障报警模块、看门狗电路、输出控制模块、充电接口模块、智能电表、逆变模块、电池组和电源模块;
所述单片机模块分别与通信模块、存储模块、显示模块、NFC读写模块、故障报警模块和看门狗电路相连接,该单片机的输出端还通过输出控制模块分别与充电接口模块、智能电表、逆变模块、电池组相连接,用于编写完整的程序实现充电桩的错峰调参控制管理;
所述通信模块与单片机模块相连接,采用电力线载波数据通信方式通过智能电表接收电力***下发的错峰调参用电信息,并发送充电桩使用信息;
所述显示模块与单片机模块相连接,采用液晶显示屏和LED发光二级管进行功能指示;
所述NFC读写模块与单片机模块相连接,用于对充电桩用户使用具有NFC功能芯片的移动通信设备或IC卡信息进行读写,完成充电桩使用的计费管理;
所述故障报警模块与单片机模块相连接,该声光报警模块由发光二极管、扬声器和驱动电路组成,用于***故障时实现声光报警;
所述看门狗电路与单片机模块相连接,用于防止***受干扰而使程序丢失或走进死循环,造成***死机;
所述输出控制模块的输入端与单片机模块相连接,通过二路JX03双向继电器驱动集成电路控制磁保持继电器合、断,实现充电桩的错峰调参控制及功能显示。
所述充电接口模块的输入端与输出控制模块连接,采用付费式电能表对充电桩用户提供计费管理;
所述智能电表的输入端与输出控制模块连接,采用双向智能电表,可正、反向电能计量;
所述逆变模块的输入端与输出控制模块连接,可将电池组直流电能转换成交流电能;
所述电池组的输入端与输出控制模块连接,用于电能存储与转换;
所述电源模块的输出端与单片机模块相连接并为其供电,该电源模块采用三端稳压块稳压,采用低温漂稳压二极管进行二级稳压。
而且,所述智能电表采用双向智能电表,用于完成用电和输电双向计量。
一种充电桩错峰调参控制***的控制方法,包括以下步骤:
步骤301:***初始化、自检;
步骤302:***自检存在故障转303,否则转304;
步骤303:报警、***旁路;
步骤304:读取电力***下发的用电信息及双向智能电表历史数据;
步骤305:调用充电桩错峰调参策略计算子程序;
步骤306:充电桩有用户请求使用,调用NFC读写子程序完成计费管理;
步骤307:判断是用电峰段时间转308,否则转310;
步骤308:调用输出控制子程序,用电负荷由电池组供电、根据控制策略剩余电能向电网反向供电P=(Pc-Py)×K,P为反向输供电网电能,Pc电池组目前电能,Py为充电桩该用电时段的用电负荷预测电能,K为储能***裕度;
步骤309:判断用电峰段时间结束转310,否则转308;
步骤310:判断是用电平段时间转311,否则转313;
步骤311:调用输出控制子程序,下一用电时段为峰段,用电负荷由电网供电,电池组充电,下一用电时段为谷段,用电负荷耗尽电池组电量后转电网供电;
步骤312:判断用电平段时间结束转313,否则转311;
步骤313:判断是用电谷段时间转314,否则转316;
步骤314:调用输出控制子程序,用电负荷由电网供电,电池组充电;
步骤315:判断用电谷段时间结束转316,否则转314;
步骤316:看门狗清零;
步骤317:时钟为24点转301,否则转306。
本发明的优点和积极效果是:
本发明提供的充电桩错峰调参控制***,利用通信模块接收电力***下发的错峰调参用电参数,通过双向智能表历史数据预测每日24小时负荷平均用电量,在不同用电峰谷时段,根据错峰调参用电参数,合理控制充电桩的供电模式和电池组剩余电能反向电网发电,从而实现了电网削峰填谷的错峰负荷控制,达到节能降耗和降低充电桩营业成本的目的。
附图说明
图1是本发明的充电桩错峰调参控制***结构示意图;
图中:0、单片机;1、通信模块;2、存储模块;3、显示模块;4、NFC读写模块;5、故障报警模块;6、看门狗电路;7、输出控制模块;8、充电接口模块;9智能电表、;10、逆变模块;11、电池组;12、电源模块;
图2是本发明的输出控制电路图;
图中:201、磁保持继电器1;202、智能电表;203、磁保持继电器2;204、隔离变压器;205、滤波器;206、整流器;207、隔离二极管;208、电池组;209、逆变器;210、隔离变压器;211、静态开关;212、滤波器;213、充电接口模块;
图3是本发明的充电桩错峰调参控制***主程序流程图;
图4是本发明的错峰调参计算方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例作进一步详述:
一种充电桩错峰调参控制***,如图1所示,包括:单片机0、通信模块1、存储模块2、显示模块3、NFC读写模块4、故障报警模块5、看门狗电路6、输出控制模块7、充电接口模块8、智能电表9、逆变模块10、电池组11和电源模块12;
所述单片机模块0分别与通信模块1、存储模块2、显示模块3、NFC读写模块4、故障报警模块5和看门狗电路6相连接,该单片机的输出端还通过输出控制模块7分别与充电接口模块8、智能电表9、逆变模块10、电池组11相连接,用于编写完整的程序实现充电桩的错峰调参控制管理;
所述通信模块1与单片机模块0相连接,采用电力线载波通过智能电表接收电力***下发的错峰调参用电信息,并发送充电桩使用信息;
在本实施例中,所述通信模块1采用电力载波数据通信,使充电桩和智能电表9建立双向数据通信,实现了电力***对充电桩的远程监控。
所述显示模块3与单片机模块0相连接,采用液晶显示屏和LED发光二级管进行功能指示;
所述NFC读写模块4与单片机模块0相连接,用于对充电桩用户使用具有NFC功能芯片的移动通信设备或IC卡信息进行读写,完成充电桩使用的计费管理;
在本实施例中,***通过NFC读写模块4使充电桩用户可使用具备NFC功能的移动设备和IC卡进行计费管理。
所述故障报警模块5与单片机模块0相连接,该声光报警模块5由发光二极管、扬声器和驱动电路组成,用于***故障时实现声光报警;
所述看门狗电路6与单片机模块0相连接,用于防止***受干扰而使程序丢失或走进死循环,造成***死机;
所述输出控制模块7的输入端与单片机模块0相连接,通过二路JX03双向继电器驱动集成电路控制磁保持继电器合、断,实现充电桩的错峰调参控制及功能显示。
所述充电接口模块8的输入端与输出控制模块7连接,采用付费式电能表对充电桩用户提供计费管理;
所述智能电表9的输入端与输出控制模块7连接,采用双向智能电表,可正、反向电能计量;
所述逆变模块10的输入端与输出控制模块7连接,可将电池组直流电能转换成交流电能;
在本实施例中,所述逆变模块10可使电池组电能在电网用电峰段时间,按照电力***错峰参数要求,调节峰谷用电量和向电网反向供电。
所述电池组11的输入端与输出控制模块7连接,用于电能存储与转换;
所述电源模块12的输出端与单片机模块相连接并为其供电,该电源模块采用三端稳压块稳压,采用低温漂稳压二极管进行二级稳压。
如图2所示,本发明实施例的输出控制电路图。电网经过智能电表202与203磁保持继电器2、通过隔离变压器204进行隔离变换送到EMI滤波器205滤除市电端的杂波干扰后,送到整流器206上,将交流变成直流后送到逆变器209输入端,在主控制电路驱动下,逆变器209将DC直流电变成电压、频率稳定、无干扰的纯正正弦波通过隔离变压器210输出到静态开关211,由静态开关211将优质电源送到输出EMI滤波器212后,由EMI滤波器滤除干扰后送到充电接口模块端,为充电桩用户提供高品质的电源;同时电池组208能量送到隔离二极管207正极,由于整流滤波电路206输出的电压高于此电压,所以二隔离极管207处于截止状态,电池处于充电备用状态。
当充电桩***控制203磁保持继电器2关断时,整流器206输出的电压低于电池组208送来的电压,隔离二极管207导通,电池组208能量被送到逆变器209输入端,在主控制电路驱动下,逆变器209将电池组208送到的DC直流电变成电压、频率稳定、无干扰的纯正正弦波通过隔离变压器210输出到静态开关211,由静态开关211将优质电源送到输出EMI滤波器212后,由EMI滤波器滤除干扰后送到充电接口模块端,为充电桩用户提供高品质的电源。
当充电桩***控制203磁保持继电器2关断时,同时201磁保持继电器1闭合时,剩余电池组208电能通过隔离二极管207、逆变器209、隔离变压器210、静态开关211、滤波器212、201磁保持继电器1、智能电表202向电网反向供电。
输出控制电路故障时,输出控制电路工作于旁路模式;市电直接送到静态开关211上,由静态开关211送出后经输出EMI滤波器212滤除干扰后送到充电接口模块。为用户负载提供电能。当机器过载、过温或逆变器故障时都将工作于旁路状态。
如图3所示,本发明实施例的充电桩错峰调参控制***的主程序流程。充电桩在每日24小时不同的用电时段,其供电模式能够根据电力***错峰调参要求选择电网供电或电池组供电;并且能将电池组剩余电能按照电力***错峰调参要求反向电网发电,减少充电桩运营成本,提高电网削峰填谷的能力;
该充电桩错峰调参控制***整体功能通过主程序、错峰调参处理子程序、NVC读写子程序、通讯子程序、输出控制子程序配合实现;
错峰调参处理子程序,主程序通过读取双向智能电表发、供电能历史数据,计算出每日24小时对应的年、月、周平均发、供电能值;并根据电力***下发的峰谷时段和用电参数制定错峰调参策略;NVC读写子程序通过NVC读写模块对用户信息进行读写,如果符合使用条件,则将费用输入充电接口模块的付费式电能表对充电桩用户提供充电电源,充电桩使用完成后,剩余费用回写到具有NFC功能的移动设备或IC卡,关闭付费式电能表对充电桩用户提供的充电电源完成计费管理;通讯子程序通过通信模块接收电力***下发的峰谷时段和错峰用电参数,并将充电桩用电情况上传电力***;输出控制子程序通过错峰调参策略,在尖、锋、谷、平用电时段设定不同的工作方式,实现充电桩的错峰用电控制功能和***故障报警模块功能及功能显示;其充电桩错峰调参控制***的控制方法包括以下步骤:
步骤301:***初始化、自检;
步骤302:***自检存在故障转303,否则转304;
步骤303:报警、***旁路;
步骤304:读取电力***下发的用电信息及双向智能电表历史数据;
步骤305:调用充电桩错峰调参策略计算子程序;
步骤306:充电桩有用户请求使用,调用NFC读写子程序完成计费管理;
步骤307:判断是用电峰段时间转308,否则转310;
步骤308:调用输出控制子程序,用电负荷由电池组供电、根据控制策略剩余电能向电网反向供电P=(Pc-Py)×K,P为反向输供电网电能,Pc电池组目前电能,Py为充电桩该用电时段的用电负荷预测电能,K为储能***裕度;
步骤309:判断用电峰段时间结束转310,否则转308;
步骤310:判断是用电平段时间转311,否则转313;
步骤311:调用输出控制子程序,下一用电时段为峰段,用电负荷由电网供电,电池组充电,下一用电时段为谷段,用电负荷耗尽电池组电量后转电网供电;
步骤312:判断用电平段时间结束转313,否则转311;
步骤313:判断是用电谷段时间转314,否则转316;
步骤314:调用输出控制子程序,用电负荷由电网供电,电池组充电;
步骤315:判断用电谷段时间结束转316,否则转314;
步骤316:看门狗清零;
步骤317:时钟为24点转301,否则转306;
如图4所示是***的充电桩错峰调参计算方法流程图。***通过读取双向智能电表发、供电能历史数据计算出每日24小时对应的年、月、周平均发、供电能值;并根据电力***下发的峰谷时段和用电参数制定错峰调参策略;根据预测出的各时段用电负荷和电力***错峰要求,计算向电网反向供电数据;按照电力***下发错峰调参时段向电网反向供电;其步骤为:
步骤1、由智能电表获取充电桩用电及发电的历史数据;
步骤2、通过通信模块获得电力***的峰谷平时段及错峰调参数据;
步骤3、根据如下公式计算每日24小时对应时段的年、月、周平均用电量:
步骤4、计算每日24小时对应时段的年、月、周平均发电量:
步骤5、按照年月周4:3:3的比例加权计算日24小时各时段平均用电量:日24小时对应时段平均用电量=对应时段年平均用电量×0.4+对应时段月平均用电量×0.3+对应时段周平均用电量×0.3;
步骤6、按照年月周4,3,3的比例加权计算日24小时各时段平均发电量;
日24小时对应时段平均发电量=对应时段年平均发电量×0.4+对应时段月平均发电量×0.3+对应时段周平均发电量×0.3;
步骤7、设置用电峰段的电池组裕量系数K;
步骤8、根据电力***的错峰调参数据设定反向发电时段;
步骤9、将充电桩日24小时各时段的加权平均用电量、发电量作为预测参数,对充电桩进行错峰调参控制。
本发明的充电桩错峰调参控制***和方法使充电桩能够根据电力***下发的峰谷时段和错峰调参用电参数及智能电表历史数据,在不同的用电时段设置供电模式,实现了充电桩的错峰调参控制方式,降低了充电桩营业成本。从而使电力***需求侧管理延伸到用户端,满足电网削峰填谷的目的,促进智能电网环境下的负荷能量管理。
需要强调的是,本发明所述的实施例是说明性的,而不是限定性的,因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例,凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式,同样属于本发明保护的范围。
Claims (3)
1.一种充电桩错峰调参控制***,其特征在于:包括:单片机、通信模块、存储模块、显示模块、NFC读写模块、故障报警模块、看门狗电路、输出控制模块、充电接口模块、智能电表、逆变模块、电池组和电源模块;
所述单片机模块分别与通信模块、存储模块、显示模块、NFC读写模块、故障报警模块和看门狗电路相连接,该单片机的输出端还通过输出控制模块分别与充电接口模块、智能电表、逆变模块、电池组相连接,用于编写完整的程序实现充电桩的错峰调参控制管理;
所述通信模块与单片机模块相连接,采用电力线载波数据通信方式通过智能电表接收电力***下发的错峰调参用电信息,并发送充电桩使用信息;
所述显示模块与单片机模块相连接,采用液晶显示屏和LED发光二级管进行功能指示;
所述NFC读写模块与单片机模块相连接,用于对充电桩用户使用具有NFC功能芯片的移动通信设备或IC卡信息进行读写,完成充电桩使用的计费管理;
所述故障报警模块与单片机模块相连接,该声光报警模块由发光二极管、扬声器和驱动电路组成,用于***故障时实现声光报警;
所述看门狗电路与单片机模块相连接,用于防止***受干扰而使程序丢失或走进死循环,造成***死机;
所述输出控制模块的输入端与单片机模块相连接,通过二路JX03双向继电器驱动集成电路控制磁保持继电器合、断,实现充电桩的错峰调参控制及功能显示。
所述充电接口模块的输入端与输出控制模块连接,采用付费式电能表对充电桩用户提供计费管理;
所述智能电表的输入端与输出控制模块连接,采用双向智能电表,可正、反向电能计量;
所述逆变模块的输入端与输出控制模块连接,可将电池组直流电能转换成交流电能;
所述电池组的输入端与输出控制模块连接,用于电能存储与转换;
所述电源模块的输出端与单片机模块相连接并为其供电,该电源模块采用三端稳压块稳压,采用低温漂稳压二极管进行二级稳压。
2.根据权利要求1所述的一种充电桩错峰调参控制***,其特征在于:所述智能电表采用双向智能电表,用于完成用电和输电双向计量。
3.根据权利要求1或2所述的任一一种充电桩错峰调参控制***的控制方法,其特征在于:一种充电桩错峰调参控制***的控制方法,包括以下步骤:
步骤301:***初始化、自检;
步骤302:***自检存在故障转303,否则转304;
步骤303:报警、***旁路;
步骤304:读取电力***下发的用电信息及双向智能电表历史数据;
步骤305:调用充电桩错峰调参策略计算子程序;
步骤306:充电桩有用户请求使用,调用NFC读写子程序完成计费管理;
步骤307:判断是用电峰段时间转308,否则转310;
步骤308:调用输出控制子程序,用电负荷由电池组供电、根据控制策略剩余电能向电网反向供电P=(Pc-Py)×K,P为反向输供电网电能,Pc电池组目前电能,Py为充电桩该用电时段的用电负荷预测电能,K为储能***裕度;
步骤309:判断用电峰段时间结束转310,否则转308;
步骤310:判断是用电平段时间转311,否则转313;
步骤311:调用输出控制子程序,下一用电时段为峰段,用电负荷由电网供电,电池组充电,下一用电时段为谷段,用电负荷耗尽电池组电量后转电网供电;
步骤312:判断用电平段时间结束转313,否则转311;
步骤313:判断是用电谷段时间转314,否则转316;
步骤314:调用输出控制子程序,用电负荷由电网供电,电池组充电;
步骤315:判断用电谷段时间结束转316,否则转314;
步骤316:看门狗清零;
步骤317:时钟为24点转301,否则转306。
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