CN111555434B - 一种换电站ups***的选型方法、选型装置及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及新能源汽车技术领域，本发明提供一种换电站UPS***的选型方法、选型装置及存储介质。方法包括：获取换电站的负载需求功率；获取换电站的换电***的上电启动功率；根据负载需求功率和上电启动功率确定UPS主机的型号；获取换电站断电时的功耗信息，功耗信息包括换电***的换电总功耗；根据功耗信息确定UPS电池的型号；根据UPS主机的型号和UPS电池的型号，确定UPS***的型号。通过本发明设计得到的换电***的换电总功耗，可以满足换电站断电后换电***的最低功耗需求，保证换电站断电后的工作；选择得到的UPS电池的电池容量小，可以降低成本。本发明结合换电站的实际应用场景，给出UPS的较佳的选型策略。

Description

一种换电站UPS***的选型方法、选型装置及存储介质
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，具体涉及一种换电站UPS***的选型方法、选型装置及存储介质。
背景技术
UPS(Uninterrupted Power Supply)，即不间断电源，是将蓄电池与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的***设备。主要用于给单台计算机、计算机网络***或其它电力电子设备如电磁阀、压力变送器等提供稳定、不间断的电力供应。
为保证新能源汽车换电站在市电异常及断电时能继续执行换电动作，防止因电力异常及断电时造成换电中止，避免换电车辆被困于换电站内无法移动，换电站内设置UPS***，为换电站提供不间断电力供应，同时也能对整个后续用电设备的用电质量有较大的改善。
UPS***主要供电范围包括换电***、监控***、消防***、照明***等，由于换电设备所需电力为三相电，UPS主机需选用三进三出型。
市场上的现有换电站并未设置UPS***，对市电异常及断电的工况并未予以考虑，未进行合理的UPS主机及UPS电池选型策略。
因此，有必要提供一种方案，解决现有技术中UPS主机及UPS电池选型不合理的问题。
发明内容
为了解决现有技术中UPS主机及UPS电池选型不合理的问题，本发明提出了一种换电站UPS***的选型方法、选型装置及存储介质，本发明具体是以如下技术方案实现的。
本发明提供一种换电站UPS***的选型方法，包括：
获取换电站的负载需求功率；
获取所述换电站的换电***的上电启动功率；
根据所述负载需求功率和所述上电启动功率确定UPS主机的型号；
获取所述换电站断电时的功耗信息，所述功耗信息包括换电***的换电总功耗；
根据所述功耗信息确定UPS电池的型号；
根据所述UPS主机的型号和所述UPS电池的型号，确定UPS***的型号。
本发明提供的换电站UPS***的选型方法的进一步改进在于，所述获取换电站的负载需求功率包括：
获取所述换电站在第一状态下的峰值功率、所述换电设备的功率因数和所述UPS主机的预设输出功率因数；
根据所述峰值功率、所述功率因数和所述预设输出功率因数，确定所述负载需求功率。
本发明提供的换电站UPS***的选型方法的进一步改进在于，所述根据所述负载需求功率和所述上电启动功率确定UPS主机的型号包括：
获取预设系数；
确定所述预设系数和所述上电启动功率的乘积；
根据所述乘积和所述负载需求功率，确定所述UPS主机的额定功率的取值范围；
根据所述取值范围确定所述UPS主机的型号。
本发明提供的换电站UPS***的选型方法的进一步改进在于，所述获取所述换电站的功耗信息包括：
获取所述换电***的单次换电功耗和断电后的换电次数；
根据所述换电***的单次换电功耗和所述换电次数，确定所述换电***的换电总功耗。
本发明提供的换电站UPS***的选型方法的进一步改进在于，所述功耗信息还包括换电***待机功耗、照明***功耗、监控***功耗、消防***功耗和转运设备功耗。
本发明提供的换电站UPS***的选型方法的更进一步改进在于，所述换电***待机功耗为所述换电***处于待机状态时的功耗，所述待机状态为充电仓的电机类负载和换电仓断电，所述换电***的待机功耗包括充电仓的非电机类功耗。
本发明提供的换电站UPS***的选型方法的更进一步改进在于，所述照明***功耗包括第一照明电路的第一照明功耗和第二照明电路的第二照明功耗，所述第一照明电路用于向所述监控***提供照明，所述第二照明电路用于在断电后的换电期内向所述换电站内除所述监控***之外的其他设备提供照明。
本发明提供的换电站UPS***的选型方法的进一步改进在于，所述根据所述功耗信息确定UPS电池的型号包括：
根据所述功耗信息确定所述UPS电池的可放电量；
根据所述可放电量确定所述UPS电池的型号。
此外，本发明还提供一种换电站UPS***的选型装置，用于执行上述的方法，所述装置包括：
第一获取模块，用于获取换电站的负载需求功率；
第二获取模块，用于获取所述换电站的换电***的上电启动功率；
第一确定模块，用于根据所述负载需求功率和所述上电启动功率确定UPS主机的型号；
第三获取模块，用于获取所述换电站的断电状态的功耗信息，所述功耗信息包括换电***的换电总功耗；
第二确定模块，用于根据所述功耗信息确定UPS电池的型号；
第三确定模块，用于根据所述UPS主机的型号和所述UPS电池的型号，确定UPS***的型号。
此外，本发明还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或至少一段程序由处理器加载并执行以实现上述的方法。
采用上述技术方案，本发明提供的一种换电站UPS***的选型方法、选型装置及存储介质，具有如下有益效果：综合考虑两个工况，选取更大的UPS主机额定功率范围，可以更好地满足换电站的实际需求；通过本发明设计得到的换电***的换电总功耗，可以满足换电站断电后换电***的最低功耗需求，保证换电站断电后的工作；选择得到的UPS电池的电池容量小，可以降低成本。本发明结合换电站的实际应用场景，给出UPS的较佳的选型策略，并给出一定的节能措施以延长UPS电池供电时间。本发明基于换电动作流程的功率测算方法，将峰值功率作为UPS主机选型的基本依据；根据换电站上电启动时的启动功率，充分利用UPS***的过载能力，设计UPS主机额定功率；UPS作为消防设备的必备元件，换电站UPS可同时覆盖消防功能；换电站各***可单独进行电量需求计算，并以此为依据进行UPS电池选型，以最大供电时间t确定满足换电站要求电量的电池放电量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中换电站上电启动及完成一次换电流程的功率输出曲线图；
图2为本发明实施例1的一种换电站UPS***的选型方法的流程图；
图3为单次换电的实际换电功耗曲线图；
图4为本发明实施例2的一种换电站UPS***的选型装置的框图。
具体实施方式
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的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。
从空间布置角度，新能源汽车换电站分为充电仓及换电仓两部分充电仓主要执行电池的存储及充电，换电仓主要执行车辆电池包的加解锁及转运。
从***功能角度，换电站涵盖换电***、监控***、消防***、照明***等。
换电***负责执行换电整个动作流程，完成车辆换电，同时负责在电池冒烟、起火、***时将电池移出至换电站外的沙箱；监控***涵盖控制、安防、环境监测等功能；消防***执行站内烟雾探测及执行灭火动作；照明***用于满足换电站正常营运的光照需求、视频监控设备的照明需求及站外装饰照明等作用。
UPS***的供电范围涵盖上述换电设备、监控***、消防***、照明***四大部分，供电路径为：市电向UPS***供电，UPS***分别向换电***、监控***、消防***、照明***供电。
换电***、监控***、消防***、照明***这四大***中，换电设备的功率随时间不断变化，另外三大***的功率相对恒定；设监控***、照明***的功率分别为b、d，消防***待机功率c1，消防启动功率c2。
在换电站中，换电流程可以为：换电仓中的车辆到达预定位置；换电仓中车辆被水平举升并调平；换电仓中电池运输平台上升，充电仓中堆垛机运行至满电电池仓位；换电仓中欠电电池解锁，充电仓中堆垛机取走满电电池；换电仓中电池运输平台携欠电电池下行，充电仓中堆垛机运行至缓存工位；换电仓中电池运输平台将欠电电池转运至缓存工位，充电仓中堆垛机将满电电池转运至缓存工作；换电仓中将满电电池转运至电池运输平台，充电仓中堆垛机取走欠电电池；换电仓中电池运输平台携满电电池上升，充电仓中堆垛机运行至电池仓位；换电仓中满电电池加锁，充电仓中欠电电池被放置于电池仓位；各部件复位。
与其他产线类设备不同，换电过程中，整个换电站上电启动后，换电站内电机按流程顺序启停，完成一次次换电过程，图1表示换电站上电启动及完成一次换电流程的功率输出曲线，其中上电启动功率为A，换电过程峰值功率为a，待机功率为e。
现有技术中，针对电机类设备配备UPS的选型，UPS主机功率经验值一般为电机额定功率的1.5-2倍，实际使用过程中UPS主机功率预留余量大，造成极大的UPS功率能力浪费。
为了解决现有技术中UPS主机及UPS电池选型不合理的问题，本发明提出了一种换电站UPS***的选型方法、选型装置及存储介质，本发明具体是以如下技术方案实现的。
实施例1：
结合图2所示，本实施例1提供的一种换电站UPS***的选型方法，包括：
步骤S101：获取换电站的负载需求功率；
步骤S102：获取换电站的换电***的上电启动功率；
步骤S103：根据负载需求功率和上电启动功率确定UPS主机的型号；
步骤S104：获取换电站断电时的功耗信息，功耗信息包括换电***的换电总功耗；
步骤S105：根据功耗信息确定UPS电池的型号；
步骤S106：根据UPS主机的型号和UPS电池的型号，确定UPS***的型号。
本实施例1中先确定UPS主机的型号，再确定UPS电池的型号，根据UPS主机的型号和UPS电池的型号确定UPS***的型号。
进一步地，步骤S101包括：获取换电站在第一状态下的峰值功率、换电设备的功率因数和UPS主机的预设输出功率因数；根据峰值功率、功率因数和预设输出功率因数，确定负载需求功率。具体地，本实施例1中的负载需求功率p＝(a/η+b+c1+d)/δ，其中，p为负载需求功率，a为换电站正常运行时的峰值功率，η为换电设备(换电站内的换电***)功率因数，b为监控***的功率，c1为消防***待机功率，d为照明***的功率，δ为UPS主机输出功率因数。a、η、b、c1、d、δ都是在设计换电站时设计得到的参数，是已知参数，本实施例1根据a、η、b、c1、d、δ得到负载需求功率p。
步骤S102中的上电启动功率为图1中的上电启动功率A。
进一步地，步骤S103包括：获取预设系数；确定预设系数和上电启动功率的乘积；根据乘积和负载需求功率，确定UPS主机的额定功率的取值范围；根据取值范围确定UPS主机的型号。
根据图1可知，换电站上电启动功率A明显大于换电站正常运行时的峰值功率a，峰值时间较短，约1s；这1s的周期范围内，UPS主机额定功率P无法满足启动上电启动功率A的要求。但是本发明的发明人发现，某品牌的UPS的负载功率≤110％*P，此时可过载时间60min；负载功率≤125％*P，此时可过载时间10min；负载功率≤150％P，此时可过载时间1min；发明人总结得出——换电站断电启动频率较低，且UPS具备较强的过载能力；因此本实施例1充分利用了这两个特点，以UPS最大过载能力为150％确定主机额定频率，具体的，只需要满足A≤1.5P即可。也就是说，本实施例1中，预设***可以为1/1.5，预设系数和上电启动功率的乘积为A/1.5；根据乘积得到UPS主机的额定功率P的取值范围为P≥A/1.5。此外，本实施例1还参考负载需求功率p选取最接近参考负载需求功率p的UPS主机额定功率P，UPS主机额定功率P不小于负载需求功率p，即，P≥p。也就是说，本实施例1根据P≥A/1.5和P≥p，确定UPS主机额定功率P的取值范围；再进一步根据取值范围确定UPS主机的型号。
也可以先按照正常运行时的峰值功率a进行初选，即根据负载需求功率p确定UPS主机额定功率P的初步范围；再根据预设系数和上电启动功率的乘积确定UPS主机额定功率P的最终范围。
可见，本实施例1中，换电站UPS主机选型考虑了两个方面的工况：换电站在断电后重新上电启动时的启动功率A、换电站正常运行时的峰值功率a；综合考虑两个工况，选取更大的UPS主机额定功率范围，可以更好地满足换电站的实际需求。
UPS电池的主要作用为在市电断电的情况下，电池通过逆变器为后续负载供电，电量多少和负载功率决定了供电时长，因此延长供电时长可通过增加电池电量和降低负载功率实现。对于换电站而言，最大的耗能***为换电***，依靠UPS电池持续为换电***供电并不现实，UPS的主要作用为保证执行完电网断电瞬间的换电流程，防止因断电将客户车辆困于换电站内，影响客户体验。因此本实施例1根据功耗信息确定UPS电池的型号，可以确保换电站断电后能够保证执行完电网断电瞬间的换电流程。具体地，换电站断电后，UPS可以完成断电时执行的最后一次换电，或者最后n次换电，n宜小于10；而且，可以为监控、消防、照明提供一定时间t的供电，供电时间t宜大于1小时，t为断电后需要UPS供电的时长；此外，还可以执行换电站闭站过程，比如卷帘门关闭等。
进一步地，步骤S104包括：获取换电***的单次换电功耗和断电后的换电次数；根据换电***的单次换电功耗和换电次数，确定换电***的换电总功耗。具体地，换电***单次换电功耗
Figure BDA0002467321020000081
其中，t1为单次换电的起始时间点，t2为单次换电的结束时间点，pt为单次换电时的实际换电功耗，n为换电次数，较佳的，1≤n＜10。单次换电的实际换电功耗如图3所示。由此，本实施例1中换电***的换电总功耗WA＝n*Wa。本实施例1中通过设计换电总功耗，保证可以选择得到满足实际电池电量需求的UPS电池。
进一步地，功耗信息还包括换电***待机功耗、照明***功耗、监控***功耗、消防***功耗和转运设备功耗。
更进一步地，换电***待机功耗为换电***处于待机状态时的功耗，待机状态为充电仓的电机类负载和换电仓断电，换电***的待机功耗包括充电仓的非电机类功耗。n次换电流程结束后换电设备进入待机状态，换电设备需随时为可能发生的电池高温异常执行电池转运动作，将异常电池转运至站外沙箱，防止电池在换电站内发生起火***。本实施例1中待机状态为充电仓的电机类负载和换电仓断电是指：电池转运设备位于电池仓内，可断开换电仓内设备所有使能，降低换电***待机功耗；对于充电仓，转运设备上的电机类负载可断开其高压使能，通过电机抱闸将电机位置进行约束，只保留控制用电，在电池异常时，再瞬时启动电机高压使能；由此，可以降低换电***50％以上的待机功耗。具体地，换电***的待机功耗We＝e[t-n(t2-t1)]。t为断电后需要UPS供电的时长，可以由用户自行设定t的数值，较佳地，t≥1小时，e为换电***待机时的功率，是在设计换电站时设计得到的参数；t2-t1，得到的是单次换电时长。本实施例1中设计的待机功耗，可以满足换电***处于待机状态时的功耗需求。
更进一步地，照明***功耗包括第一照明电路的第一照明功耗和第二照明电路的第二照明功耗，第一照明电路用于向监控***提供照明，第二照明电路用于在断电后的换电期内向换电站内除监控***之外的其他设备提供照明。n次换电流程结束后，换电站闭站，站门关闭，站内照明***主要为监控***提供照明需求，但监控***对照明亮度要求较低，约为正常全光照的1/3亮度，因此，在前期设计时，每个区域照明电路可分为两路以上，监控照明电路及其他照明电路，实施分级控制，闭站后，只开启监控照明电路，有效照明***功耗。具体地，照明***功耗Wd＝dt，d为照明***的功率，是在设计换电站时设计得到的参数。本实施例1中设计的照明***功耗，可以满足换电站断电后照明***的功耗需求。
进一步地，监控***功耗Wb＝bt，b为监控***的功率，是在设计换电站时设计得到的参数。
进一步地，消防***功耗Wc＝c1(t-t’)+c2t’，c1为消防***待机功率，t为断电后的UPS工作总时长，t’为消防启动灭火时间，c2是消防启动功率。c1、t、t’、c2都是在设计换电站时设计得到的参数，是已知参数。
更进一步地，转运设备功耗为转运设备转运电池时的功耗。具体的，Wf为发生电池异常时站内转运设备将电池移出换电站的功耗，即转运设备功耗。电池异常是指电池内部的管理***(BMS)检测到电池状态异常(如温度异常)，转运设备可以在电池温度异常时将电池移出换电站，在电池发生热失控(***)前将电池转移至消防沙箱，避免电池在换电站内部发生起火***。
更进一步地，获取换电站断电时的功耗信息的步骤中，功耗信息即换电***的换电总功耗W，W≥n*Wa+We+Wb+Wc+Wd+Wf。
进一步地，步骤S105包括：根据功耗信息确定UPS电池的可放电量；根据可放电量确定UPS电池的型号。
本实施例1中设计得到的换电***的换电总功耗，可以满足换电站断电后换电***的最低功耗需求，保证换电站断电后的工作；选择得到的UPS电池的电池容量小，可以降低成本。本实施例1结合换电站的实际应用场景，给出UPS的较佳的选型策略，并给出一定的节能措施以延长UPS电池供电时间。
实施例2：
结合图4所示，本实施例2提供一种换电站UPS***的选型装置，用于执行上述的方法，装置包括：
第一获取模块10，用于获取换电站的负载需求功率；
第二获取模块20，用于获取换电站的换电***的上电启动功率；
第一确定模块30，用于根据负载需求功率和上电启动功率确定UPS主机的型号；
第三获取模块40，用于获取换电站的断电状态的功耗信息，功耗信息包括换电***的换电总功耗；
第二确定模块50，用于根据功耗信息确定UPS电池的型号；
第三确定模块60，用于根据UPS主机的型号和UPS电池的型号，确定UPS***的型号。
实施例3：
本实施例3提供一种计算机存储介质，计算机存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，至少一条指令或至少一段程序由处理器加载并执行以实现上述的方法。
通过本发明设计得到的换电***的换电总功耗，可以满足换电站断电后换电***的最低功耗需求，保证换电站断电后的工作；选择得到的UPS电池的电池容量小，可以降低成本。本发明结合换电站的实际应用场景，给出UPS的较佳的选型策略，并给出一定的节能措施以延长UPS电池供电时间。
本发明基于换电动作流程的功率测算方法，将峰值功率作为UPS主机选型的基本依据；根据换电站上电启动时的启动功率，充分利用UPS***的过载能力，设计UPS主机额定功率；UPS作为消防设备的必备元件，换电站UPS可同时覆盖消防功能；换电站各***可单独进行电量需求计算，并以此为依据进行UPS电池选型，以最大供电时间t确定满足换电站要求电量的电池放电量；换电站可进行一定的降功耗措施以延长UPS电池供电时间。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种换电站UPS***的选型方法，其特征在于，所述UPS***用于分别向换电***、监控***、消防***和照明***供电，所述换电***包括换电设备；
所述选型方法包括：
获取换电站在第一状态下的峰值功率、所述换电设备的功率因数和UPS主机的预设输出功率因数，根据所述峰值功率、所述功率因数和所述预设输出功率因数，确定所述换电站的负载需求功率；
获取所述换电站的换电***的上电启动功率；
根据所述负载需求功率和所述上电启动功率确定UPS主机的型号；
获取所述换电站断电时的功耗信息，所述功耗信息包括换电***的换电总功耗；
根据所述功耗信息确定UPS电池的型号；
根据所述UPS主机的型号和所述UPS电池的型号，确定UPS***的型号。
2.如权利要求1所述的换电站UPS***的选型方法，其特征在于，所述根据所述负载需求功率和所述上电启动功率确定UPS主机的型号包括：
获取预设系数；
确定所述预设系数和所述上电启动功率的乘积；
根据所述乘积和所述负载需求功率，确定所述UPS主机的额定功率的取值范围；
根据所述取值范围确定所述UPS主机的型号。
3.如权利要求1所述的换电站UPS***的选型方法，其特征在于，所述获取所述换电站的功耗信息包括：
获取所述换电***的单次换电功耗和断电后的换电次数；
根据所述换电***的单次换电功耗和所述换电次数，确定所述换电***的换电总功耗。
4.如权利要求1所述的换电站UPS***的选型方法，其特征在于，所述功耗信息还包括换电***待机功耗、照明***功耗、监控***功耗、消防***功耗和转运设备功耗。
5.如权利要求4所述的换电站UPS***的选型方法，其特征在于，所述换电***待机功耗为所述换电***处于待机状态时的功耗，所述待机状态为充电仓的电机类负载和换电仓断电，所述换电***的待机功耗包括充电仓的非电机类功耗。
6.如权利要求4所述的换电站UPS***的选型方法，其特征在于，所述照明***功耗包括第一照明电路的第一照明功耗和第二照明电路的第二照明功耗，所述第一照明电路用于向所述监控***提供照明，所述第二照明电路用于在断电后的换电期内向所述换电站内除所述监控***之外的其他设备提供照明。
7.如权利要求1所述的换电站UPS***的选型方法，其特征在于，所述根据所述功耗信息确定UPS电池的型号包括：
根据所述功耗信息确定所述UPS电池的可放电量；
根据所述可放电量确定所述UPS电池的型号。
8.一种换电站UPS***的选型装置，用于执行如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述装置包括：
第一获取模块，用于获取换电站的负载需求功率；
第二获取模块，用于获取所述换电站的换电***的上电启动功率；
第一确定模块，用于根据所述负载需求功率和所述上电启动功率确定UPS主机的型号；
第三获取模块，用于获取所述换电站的断电状态的功耗信息，所述功耗信息包括换电***的换电总功耗；
第二确定模块，用于根据所述功耗信息确定UPS电池的型号；
第三确定模块，用于根据所述UPS主机的型号和所述UPS电池的型号，确定UPS***的型号。
9.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或至少一段程序由处理器加载并执行以实现如权利要求1至7中任一项所述的方法。
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