CN111009901B - 一种基于储充***的错峰用电优化调度*** - Google Patents

一种基于储充***的错峰用电优化调度*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于储充***的错峰用电优化调度***，属于用电节能设备技术领域，解决了用电优化问题，其技术方案要点是包括电网、充电电路、逆变电路、负载电路、电池组、总控制电路、键盘电路、显示电路、和网络校验时钟，充电电路连接于电网用以获取电能，电池组连接于充电电路用以存储电能，逆变电路连接于电池组用于释放电能，负载电路连接于逆变电路用以模拟用电，网络校验时钟以及键盘电路分别连接于总控制电路分别用以提供时间数据、提供控制命令，显示电路连接于总控制电路用以显示数据，总控制电路连接充电电路和逆变电路用以根据网络校验时钟的时间数据和控制命令进行充电和放电工作，达到了错峰用电的效果。

Description

一种基于储充***的错峰用电优化调度***
技术领域
本发明涉及储充***的用电调度领域，特别地，涉及一种基于储充***的错峰用电优化调度***。
背景技术
在电动汽车相关技术的迅速发展和各种优惠政策的扶持下，未来电网中将有越来越多的电动汽车接入，受通信网络的限制，由电网直接对每辆电动汽车进行调度显然是不切实际的。因此，将一定数量的电动汽车集中形成电动汽车聚合站，再将电动汽车聚合站作为电动汽车与配电网的交易媒介是实现电动汽车并网的有效方法。
电动汽车聚合站能够储存电能，供应给电动汽车，而对于电能的储存时间不易控制，并且根据国家电网的用电数据，为了实现错峰用电，比较常用的技术手段就是分时电价。
具体电量分档和电价水平为：第一档电量为全年用电量为 2200 度以内，电价为每度电 0.4556元；第二档电量在 2200-4000 度以内，电价为每度电0.5056 元；超过 4000度以上，电价为每度电 0.7556 元。国家还将晚上 10 点到次日 8 点的用电量全部按照优惠价格计算，以鼓励居民能够错峰用电，且该时间段不计入阶梯用电量里面。
目前，缺少在汽车具和站的充电桩上的用电调度上的应用。电动汽车聚合站如果不能合理用电，则容易造成非常大的能源浪费和经济损失。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题，提供一种基于储充***的错峰用电优化调度***，以达到错峰用电的同时能够更加安全可靠的用电，达到更加节能环保的目的。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种基于储充***的错峰用电优化调度***，包括电网、充电电路、逆变电路、负载电路、电池组、总控制电路、键盘电路、显示电路、和网络校验时钟，充电电路连接于电网用以获取电能，电池组连接于充电电路用以存储电能，逆变电路连接于电池组用于释放电能，负载电路连接于逆变电路用以模拟用电，网络校验时钟以及键盘电路分别连接于总控制电路分别用以提供时间数据、提供控制命令，显示电路连接于总控制电路用以显示数据，总控制电路连接充电电路和逆变电路用以根据网络校验时钟的时间数据和控制命令进行充电和放电工作。
作为本发明的具体方案可以优选为：所述网络校验时钟包括WIFI模块、时钟单片机、数码显示模块、按键电路、时钟芯片DS3231模块以及串口通讯模块，WIFI模块、时钟芯片DS3231模块和时钟单片机数据双向通信连接，按键电路单向传输信号给时钟单片机，时钟单片机的数据一组单向传输给数码显示模块、另一组通过串口通讯模块传输给总控制电路。
作为本发明的具体方案可以优选为：所述总控制电路获取的数据包括：电网负荷数据库、优化模拟电网负荷数据、错峰优化用电方案数据、电池组电量数据、充放电时段数据；其中，电网负荷数据库包括每日新增并存储的电网用电数据，优化模拟电网负荷数据是根据当前电网负荷数据库进行根据相似性度量数据库进行迭代计算得出，错峰优化用电方案数据根据当前电池组电量数据进行选择充电时段，总控制电路根据充电时段和放电时段进行充电工作和放电工作。
作为本发明的具体方案可以优选为：根据相似性度量数据库进行迭代计算的方法包括，
第一步：选取电网负荷数据库中全部待处理数据对象，将其放入数据对象集合DS中，同时选取恰当的距离阈值T1和T2(T1≥T2)；
第二步：从数据对象集合DS中任取一个作为数据库的首个中心点，将其加入数据库中心点列表DS2中，并同时从DS中剔除；
第三步：计算数据对象集合中余下的数据点和数据库中心点列表DS2中的点的距离值，若计算后距离值不大于T1，那么在中心点所属的数据库中加入此对象，同时若其距离不大于T2，则将数据对象从DS中删除。若距离值大于T2，那么将数据对象设置为新的数据库中心点同时加入迭代中心点列表DS1；
第四步：判断数据对象集DS是否为空，若非空，重复第三步，反之停止迭代计算，通过以上步骤将样本点划分为K个数据库，数据库之间可存在相互重叠，一个数据对象可存在多个数据库中，但是全部的数据点都包括在这些数据库中；
第五步：将之前步骤得到的K值作为迭代中心点；
笫六步：对不同数据库中的数据点计算其与迭代中心之间的距离，并重新划分数据库，划分原则是根据数据点与迭代中心的距离值，根据最小距离划分归属的数据库；
第七步：对每个迭代中心点列表中所有数据采用平均数计算方法，将计算后的平均值当作新的迭代中心点并更新迭代中心点列表；
第八步：计算更新后的迭代中心点列表中的中心点与数据库中心点的距离值，若其距离不大于Z，将该迭代中心点分配到该数据库中。
第九步：若到计算达到最大迭代次数或者迭代结果达到最优，退出迭代算法；反之，重复第六步到第八步。
作为本发明的具体方案可以优选为：充电时段为优化模拟电网负荷数据得出的峰谷时段，并且充电电路在电池组电量小于下限阈值时启动。
作为本发明的具体方案可以优选为：所述电池组上设置有特种保护开关，所述特种保护开关包括具有内腔的外壳、位于内腔中的双金属片、温度感应开关、加热模拟器、电位器；所述双金属片和温度感应开关采用并联结构并且留有两个第一接线端供电池组连接，加热模拟器和电位器采用串联结构并且留有两个第二接线端供外部电源连接，所述加热模拟器靠近温度感应开关。
作为本发明的具体方案可以优选为：所述双金属片和温度感应开关的并联结构上还串联了一个干簧管，所述干簧管封闭在外壳内部，所述外壳的外表面上设置有凹槽，所述凹槽转动连接有磁块，所述磁块在凹槽内旋转用以控制干簧管的启闭。
作为本发明的具体方案可以优选为：所述外壳采用阻燃工程塑料，包括abs、pbt、abs/pc合金中的一种，所述外壳上还连接有漏电指示器，所述漏电指示器包括采用串联结构的电阻器和氖灯。
作为本发明的具体方案可以优选为：所述氖灯的端部连接金属片，金属片固定在外壳的外表面，所述电位器固定在外壳上可供调节。
作为本发明的具体方案可以优选为：所述外壳的外表面涂布有荧光层，所述荧光层环绕第一接线端和第二接线端。
本发明技术效果主要体现在以下方面：
1、能够记录用户用电情况，将电动汽车的聚合站应用上错峰用电技术，并且实现对电动汽车用电的供应同时，能够缓解城市用电高峰问题，一举两得；
2、能够提供用电安全性和可靠性；
3、能够智能化优化数据结构，提高错峰用电的可靠性。
附图说明
图1为实施例中总体***方框图；
图2为实施例中网络校验时钟的***方框图；
图3为实施例中特种保护开关结构图。
附图标记：1、电网；2、充电电路；3、逆变电路；4、负载电路；5、电池组；6、总控制电路；7、键盘电路；8、显示电路；9、网络校验时钟；91、WIFI模块；92、时钟单片机；93、数码显示模块；94、按键电路；95、时钟芯片DS3231模块；96、串口通讯模块；11、特种保护开关；111、外壳；112、双金属片；113、温度感应开关；114、加热模拟器；115、电位器；116、干簧管；117、凹槽；12、漏电指示器；121、电阻器；123、金属片；13、荧光层；141、第一接线端；142、第二接线端；15、磁铁；16、弹簧。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，以使本发明技术方案更易于理解和掌握，而不能理解为对本发明的限制。
实施例1：
参考图1和图2所示，一种基于储充***的错峰用电优化调度***，包括电网1、充电电路2、逆变电路3、负载电路4、电池组5、总控制电路6、键盘电路7、显示电路8、和网络校验时钟9，充电电路2连接于电网1用以获取电能，电池组5连接于充电电路2用以存储电能，逆变电路3连接于电池组5用于释放电能，负载电路4连接于逆变电路3用以模拟用电，网络校验时钟9以及键盘电路7分别连接于总控制电路6分别用以提供时间数据、提供控制命令，显示电路8连接于总控制电路6用以显示数据，总控制电路6连接充电电路2和逆变电路3用以根据网络校验时钟9的时间数据和控制命令进行充电和放电工作。
网络校验时钟9包括WIFI模块91、时钟单片机92、数码显示模块93、按键电路94、时钟芯片DS3231模块95以及串口通讯模块96，WIFI模块91、时钟芯片DS3231模块95和时钟单片机92数据双向通信连接，按键电路94单向传输信号给时钟单片机92，时钟单片机92的数据一组单向传输给数码显示模块93、另一组通过串口通讯模块96传输给总控制电路6。
网络校验时钟9可以通过网路获取时钟校验，保证时钟的高精度，总控制器通过串口获取当前时间，再通过显示装置显示当前时间。用户可通过键盘设置设定总控制器的用电高峰时间段、低谷时间段。总控制器对充电电路2、逆变电路3进行控制，当处于用电低谷点时间点时，启动充电电路2对电池组5进行充电并储存电能，当处于电网1高峰时间，启用逆变电路3，将电池组5电能转换为可用电能为负载（电动汽车）供电，其他时间可以对电池组5自动进行保养维护，通过自动控制，使用电避开了电网1的用电高峰期，保障电网1在高峰时期的安全运行。
另外，采用网络校时时间电路和电量控制电路，采用单片机控制，记录一月的用电总量，高峰用电量，错峰用电量，时钟电路采用内置电池，可确保停电后时钟的记忆。本地区错峰时间可调整，本地区阶梯用电量和用电电费均可设置和显示，如果电量或电费超了还可选择报警。
时钟电路采用 NTP 网络对时版，采用 DS3231 芯片外加电池作为时钟源，电路通电后会通过 WIFI 模块自动连网进行 NTP 方式对时。 （WIFI 模块的连接方式通过网页方式配置，且可以修改 NTP 服务器。）无需调时，且能一秒不差。每天自动进行一次 NTP 对时。对时成功后自动关闭WIFI 模块电源。WIFI 对时版无需任何布线，只要家里有WIFI 即可。
实施例2：
对对总控制电路6中加载控制方法，有利于提高数据取值优化程度，提高错峰用电可靠性。总控制电路6获取的数据包括：电网1负荷数据库、优化模拟电网1负荷数据、错峰优化用电方案数据、电池组5电量数据、充放电时段数据；其中，电网1负荷数据库包括每日新增并存储的电网1用电数据，优化模拟电网1负荷数据是根据当前电网1负荷数据库进行根据相似性度量数据库进行迭代计算得出，错峰优化用电方案数据根据当前电池组5电量数据进行选择充电时段，总控制电路6根据充电时段和放电时段进行充电工作和放电工作。
作为本发明的具体方案可以优选为：根据相似性度量数据库进行迭代计算的方法包括，
第一步：选取电网1负荷数据库中全部待处理数据对象，将其放入数据对象集合DS中，同时选取恰当的距离阈值T1和T2(T1≥T2)；
第二步：从数据对象集合DS中任取一个作为数据库的首个中心点，将其加入数据库中心点列表DS2中，并同时从DS中剔除；
第三步：计算数据对象集合中余下的数据点和数据库中心点列表DS2中的点的距离值，若计算后距离值不大于T1，那么在中心点所属的数据库中加入此对象，同时若其距离不大于T2，则将数据对象从DS中删除。若距离值大于T2，那么将数据对象设置为新的数据库中心点同时加入迭代中心点列表DS1；
第四步：判断数据对象集DS是否为空，若非空，重复第三步，反之停止迭代计算，通过以上步骤将样本点划分为K个数据库，数据库之间可存在相互重叠，一个数据对象可存在多个数据库中，但是全部的数据点都包括在这些数据库中；
第五步：将之前步骤得到的K值作为迭代中心点；
笫六步：对不同数据库中的数据点计算其与迭代中心之间的距离，并重新划分数据库，划分原则是根据数据点与迭代中心的距离值，根据最小距离划分归属的数据库；
第七步：对每个迭代中心点列表中所有数据采用平均数计算方法，将计算后的平均值当作新的迭代中心点并更新迭代中心点列表；
第八步：计算更新后的迭代中心点列表中的中心点与数据库中心点的距离值，若其距离不大于Z，将该迭代中心点分配到该数据库中。
第九步：若到计算达到最大迭代次数或者迭代结果达到最优，退出迭代算法；反之，重复第六步到第八步。
充电时段为优化模拟电网1负荷数据得出的峰谷时段，并且充电电路2在电池组5电量小于下限阈值时启动。
由上可知，我们将前几天的同一时刻的用电数据作为数据样本，进行数据推演，能够比较合理的模拟出用电数据的一般规律，随着时间的推移，数据库不断补充和完善，则可靠性也越来越高。数据样本的采集以时间段为例。每天的同一个时间段内的数据采集后作为样本进行均值处理。
实施例3：
为了提高用电可靠性，参考图3所示，电池组5上设置有特种保护开关11，特种保护开关11包括具有内腔的外壳111、位于内腔中的双金属片112、温度感应开关113、加热模拟器114、电位器115；双金属片112和温度感应开关113采用并联结构并且留有两个第一接线端141供电池组5连接，加热模拟器114和电位器115采用串联结构并且留有两个第二接线端142供外部电源连接，加热模拟器114靠近温度感应开关113。
加热模拟器114为电热丝，电位器115改变总的电阻值，从而改变电热丝发热量。电位器115起到工作检测作用。
双金属片112和温度感应开关113的并联结构上还串联了一个干簧管116，干簧管116封闭在外壳111内部，外壳111的外表面上设置有凹槽117，凹槽117转动连接有磁块，磁块在凹槽117内旋转用以控制干簧管116的启闭。磁块下还固定连接弹簧16。从而配合重力或特种开关固定安装位置，实现可靠的安全检测和断路保护的作用。工作过程中，磁块的距离靠近干簧管116，从而干簧管116处于闭合状态。如果发生振荡或磁块距离超过控制程度时，则直接断开线路，以避免电池组5放电。
外壳111采用阻燃工程塑料，包括abs、pbt、abs/pc合金中的一种，外壳111上还连接有漏电指示器12，漏电指示器12包括采用串联结构的电阻器121和氖灯。此结构可以提高工作安全性，也便于工作人员安装外壳111的时候能够更加安全。
氖灯的端部连接金属片123，金属片123固定在外壳111的外表面，电位器115固定在外壳111上可供调节。外壳111的外表面涂布有荧光层13，荧光层13环绕第一接线端141和第二接线端142。金属片123是用于接地的，连接在外壳111的外部还需要和其他机械外壳111相连通到底面。荧光层13是在夜晚的实施能够发光，也是为了提高安全性。
当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种基于储充***的错峰用电优化调度***，包括电网、充电电路、逆变电路、负载电路、电池组、总控制电路、键盘电路、显示电路、和网络校验时钟，其特征是，充电电路连接于电网用以获取电能，电池组连接于充电电路用以存储电能，逆变电路连接于电池组用于释放电能，负载电路连接于逆变电路用以模拟用电，网络校验时钟以及键盘电路分别连接于总控制电路分别用以提供时间数据、提供控制命令，显示电路连接于总控制电路用以显示数据，总控制电路连接充电电路和逆变电路用以根据网络校验时钟的时间数据和控制命令进行充电和放电工作；
所述电池组上设置有特种保护开关，所述特种保护开关包括具有内腔的外壳、位于内腔中的双金属片、温度感应开关、加热模拟器、电位器；所述双金属片和温度感应开关采用并联结构并且留有两个第一接线端供电池组连接，加热模拟器和电位器采用串联结构并且留有两个第二接线端供外部电源连接，所述加热模拟器靠近温度感应开关；
所述双金属片和温度感应开关的并联结构上还串联了一个干簧管，所述干簧管封闭在外壳内部，所述外壳的外表面上设置有凹槽，所述凹槽转动连接有磁块，所述磁块在凹槽内旋转用以控制干簧管的启闭。
2.如权利要求1所述的基于储充***的错峰用电优化调度***，其特征在于：所述网络校验时钟包括WIFI模块、时钟单片机、数码显示模块、按键电路、时钟芯片DS3231模块以及串口通讯模块，WIFI模块、时钟芯片DS3231模块和时钟单片机数据双向通信连接，按键电路单向传输信号给时钟单片机，时钟单片机的数据一组单向传输给数码显示模块、另一组通过串口通讯模块传输给总控制电路。
3.如权利要求2所述的基于储充***的错峰用电优化调度***，其特征在于：所述总控制电路获取的数据包括：电网负荷数据库、优化模拟电网负荷数据、错峰优化用电方案数据、电池组电量数据、充放电时段数据；其中，电网负荷数据库包括每日新增并存储的电网用电数据，优化模拟电网负荷数据是根据当前电网负荷数据库进行根据相似性度量数据库进行迭代计算得出，错峰优化用电方案数据根据当前电池组电量数据进行选择充电时段，总控制电路根据充电时段和放电时段进行充电工作和放电工作。
4.如权利要求3所述的基于储充***的错峰用电优化调度***，其特征在于：根据相似性度量数据库进行迭代计算的方法包括，
第一步：选取电网负荷数据库中全部待处理数据对象，将其放入数据对象集合DS中，同时选取恰当的距离阈值T1和T2(T1≥T2)；
第二步：从数据对象集合DS中任取一个作为数据库的首个中心点，将其加入数据库中心点列表DS2中，并同时从DS中剔除；
第三步：计算数据对象集合中余下的数据点和数据库中心点列表DS2中的点的距离值，若计算后距离值不大于T1，那么在中心点所属的数据库中加入此对象，同时若其距离不大于T2，则将数据对象从DS中删除，若距离值大于T2，那么将数据对象设置为新的数据库中心点同时加入迭代中心点列表DS1；
第四步：判断数据对象集DS是否为空，若非空，重复第三步，反之停止迭代计算，通过以上步骤将样本点划分为K个数据库，数据库之间可存在相互重叠，一个数据对象可存在多个数据库中，但是全部的数据点都包括在这些数据库中；
第五步：将之前步骤得到的K值作为迭代中心点；
笫六步：对不同数据库中的数据点计算其与迭代中心之间的距离，并重新划分数据库，划分原则是根据数据点与迭代中心的距离值，根据最小距离划分归属的数据库；
第七步：对每个迭代中心点列表中所有数据采用平均数计算方法，将计算后的平均值当作新的迭代中心点并更新迭代中心点列表；
第八步：计算更新后的迭代中心点列表中的中心点与数据库中心点的距离值，若其距离不大于Z，将该迭代中心点分配到该数据库中；
第九步：若到计算达到最大迭代次数或者迭代结果达到最优，退出迭代算法；反之，重复第六步到第八步。
5.如权利要求4所述的基于储充***的错峰用电优化调度***，其特征在于：充电时段为优化模拟电网负荷数据得出的峰谷时段，并且充电电路在电池组电量小于下限阈值时启动。
6.如权利要求1所述的基于储充***的错峰用电优化调度***，其特征在于：所述外壳采用阻燃工程塑料，包括abs、pbt、abs/pc合金中的一种，所述外壳上还连接有漏电指示器，所述漏电指示器包括采用串联结构的电阻器和氖灯。
7.如权利要求6所述的基于储充***的错峰用电优化调度***，其特征在于：所述氖灯的端部连接金属片，金属片固定在外壳的外表面，所述电位器固定在外壳上可供调节。
8.如权利要求6所述的基于储充***的错峰用电优化调度***，其特征在于：所述外壳的外表面涂布有荧光层，所述荧光层环绕第一接线端和第二接线端。
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