CN113422419B - 换电站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换电站。该换电站包括：新能源发电装置，电网接入装置，逆变器，换电电池，控制器；新能源发电装置用于将新能源转化为第一电压等级的第一交流电能，并输出第一交流电能；电网接入装置用于接收来自电网的第二电压等级的第二交流电能，并输出第二交流电能；控制器用于向逆变器发送充电指令，逆变器可基于充电指令将第一交流电能、第二交流电能中的至少一种转化为第三电压等级的第一直流电能，并利用第一直流电能对换电电池进行充电。由此，换电站包括新能源发电装置和电网接入装置，可将新能源发电装置和电网分别产生的交流电能结合使用，充电方式更加灵活，提高了换电站供电的稳定性和可靠性，可满足用户的用电需求。

Description

换电站

技术领域

本发明涉及充电技术领域，特别涉及一种换电站。

背景技术

目前，电能在人们的日常生活中得到了广泛应用，比如，家用电器中的扫地机器人、电热水壶、电磁炉具有方便快捷的优点，可大大减轻人们的家务负担，交通出行中的电动汽车对环境的污染较小。现有技术中，可通过换电站对用电设备进行充电，然而现有的换电站充电方式不够灵活，换电站供电的稳定性和可靠性较低，无法满足用户的用电需求。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种换电站，换电站包括新能源发电装置和电网接入装置，可将新能源发电装置和电网分别产生的交流电能结合使用，充电方式更加灵活，提高了换电站供电的稳定性和可靠性，可满足用户的用电需求。

本发明第一方面实施例提出了一种换电站，包括：新能源发电装置，电网接入装置，逆变器，换电电池，控制器；所述逆变器分别与所述新能源发电装置、所述电网接入装置、所述换电电池电连接；所述新能源发电装置用于将新能源转化为第一电压等级的第一交流电能，并输出所述第一交流电能；所述电网接入装置用于接收来自电网的第二电压等级的第二交流电能，并输出所述第二交流电能；所述控制器用于向所述逆变器发送充电指令，所述逆变器可基于所述充电指令将所述第一交流电能、所述第二交流电能中的至少一种转化为第三电压等级的第一直流电能，并利用所述第一直流电能对所述换电电池进行充电。

根据本发明实施例的换电站，换电站包括新能源发电装置和电网接入装置，可将新能源发电装置和电网分别产生的交流电能结合使用，充电方式更加灵活，提高了换电站供电的稳定性和可靠性，可满足用户的用电需求。

另外，根据本发明上述实施例提出的换电站还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一个实施例中，所述控制器还用于检测当前是否满足预设的电网接入条件，检测到当前满足所述电网接入条件，向所述电网接入装置发送接入指令，所述电网接入装置可基于所述接入指令与所述电网建立电连接；或者，所述控制器检测到当前未满足所述电网接入条件，向所述电网接入装置发送断开指令，所述电网接入装置可基于所述断开指令断开自身与所述电网的电连接。

在本发明的一个实施例中，所述电网接入条件包括以下至少一种：所述第一交流电能小于所述换电站的需求电能；所述电网的目标参数处于预设的目标取值范围内。

在本发明的一个实施例中，所述控制器还用于检测当前是否满足预设的充电条件，检测到当前满足所述充电条件，所述控制器向所述逆变器发送所述充电指令。

在本发明的一个实施例中，所述换电站还包括：云服务器，所述云服务器用于检测当前是否满足预设的充电条件，检测到当前满足所述充电条件，所述云服务器向所述控制器发送所述充电指令，所述控制器将所述充电指令反馈至所述逆变器。

在本发明的一个实施例中，所述充电条件包括以下至少一种：所述换电站存在任一换电电池的剩余电量小于第一预设阈值；所述换电站存在任一待换电设备的累计等待时长达到第二预设阈值；所述换电站存在任一待换电设备的剩余可等待时长小于第三预设阈值；所述第一交流电能大于所述换电站的需求电能，且所述第一交流电能与所述需求电能之间的差值大于第四预设阈值。

在本发明的一个实施例中，所述新能源发电装置包括光伏发电装置和风力发电装置中的至少一种。

在本发明的一个实施例中，所述逆变器为双向储能变流器。

在本发明的一个实施例中，所述充电指令携带所述换电电池的标识信息、充电开始时刻、充电结束时刻、充电功率中的至少一种。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明一个实施例的换电站的示意图；

图2为根据本发明另一个实施例的换电站的示意图。

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，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。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，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图来描述本发明实施例的换电站。

图1为根据本发明一个实施例的换电站的示意图。

如图1所示，本发明实施例的换电站100包括新能源发电装置1、电网接入装置2、逆变器3、换电电池4、控制器5。

逆变器3分别与新能源发电装置1、电网接入装置2、换电电池4电连接。

本公开的实施例中，新能源发电装置1用于将新能源转化为第一电压等级的第一交流电能，并输出第一交流电能。

本公开的实施例中，电网接入装置2用于接收来自电网的第二电压等级的第二交流电能，并输出第二交流电能。

本公开的实施例中，控制器5用于向逆变器3发送充电指令，逆变器3可基于充电指令将第一交流电能、第二交流电能中的至少一种转化为第三电压等级的第一直流电能，并利用第一直流电能对换电电池4进行充电。

本公开的实施例中，逆变器3可直接将第一交流电能和第二交流电能中的至少一种转化为第一直流电能，即直接将电压等级A的交流电能转化为电压等级B的直流电能，相较于相关技术中逆变器大多将电压等级A的交流电能转化为电压等级A的直流电能，再将电压等级A的直流电能转化为电压等级B的直流电能，简化了逆变器的转化步骤，有助于提高电能转化效率，以及降低电能转化损耗。

需要说明的是，第一电压等级、第二电压等级、第三电压等级均可根据实际情况进行设置，这里不做过多限定。例如，第一电压等级、第二电压等级均大于第三电压等级。

本公开的实施例中，逆变器3可基于充电指令将第一交流电能、第二交流电能中的至少一种转化为第三电压等级的第一直流电能，可包括如下三种可能的实施方式：

方式1、逆变器3可基于充电指令仅将第一交流电能转化为第三电压等级的第一直流电能，即此时仅利用新能源发电装置1生成的第一交流电能对换电电池4进行充电。

方式2、逆变器3可基于充电指令将第一交流电能和第二交流电能均转化为第三电压等级的第一直流电能，即此时可同时利用新能源发电装置1生成的第一交流电能，以及电网输出的第二交流电能对换电电池4充电。

方式3、逆变器3可基于充电指令仅将第二交流电能转换为第三电压等级的第一直流电能，即此时仅利用电网输出的第二交流电能对换电电池4充电。

本公开的实施例中，换电站包括新能源发电装置和电网接入装置，可将新能源发电装置和电网分别产生的交流电能结合使用，充电方式更加灵活，提高了换电站供电的稳定性和可靠性，可满足用户的用电需求。

在上述任一实施例的基础上，控制器5还用于检测当前是否满足预设的电网接入条件，检测到当前满足电网接入条件，表明此时换电站可接入电网，控制器5可向电网接入装置2发送接入指令，电网接入装置2可基于接入指令与电网建立电连接。

或者，控制器5检测到当前未满足电网接入条件，表明此时换电站不可接入电网，控制器5可向电网接入装置2发送断开指令，电网接入装置2可基于断开指令断开自身与电网的电连接。

其中，电网接入条件可根据实际情况进行设置，这里不做过多限定。例如，电网接入条件包括以下至少一种：

条件1、第一交流电能小于换电站的需求电能。

若第一交流电能小于换电站的需求电能，表明新能源发电装置1产生的第一交流电能无法满足换电站的用电需求，则此时可判定满足电网接入条件，以满足换电站的用电需求。

反之，若第一交流电能大于或者等于换电站的需求电能，表明新能源发电装置1产生的第一交流电能可满足换电站的用电需求，换电站不需要接入电网就可满足用电需求，则此时可判定未满足电网接入条件。

条件2、电网的目标参数处于预设的目标取值范围内。

本发明的实施例中，可实时或者周期性检测电网的目标参数。应说明的是，对目标参数的类别不做过多限定，比如，目标参数包括但不限于电压、电流、功率等。目标取值范围为电网处于稳定状态下的目标参数的取值范围，可以理解的是，不用类别的目标参数可对应不同的目标取值范围。

若电网的目标参数处于预设的目标取值范围内，表明目标参数的波动幅度较小，则电网的稳定性较好，则此时可判定满足电网接入条件，有助于提高换电站供电的稳定性和可靠性。

反之，若电网的目标参数未处于预设的目标取值范围内，表明目标参数的波动幅度较大，则电网的稳定性较差，则此时可判定未满足电网接入条件，即可避免在电网稳定性差时换电站接入电网，提高了换电站供电的稳定性和可靠性。

由此，控制器可基于当前是否满足预设的电网接入条件，控制电网接入装置是否与电网建立电连接，电网接入更加灵活。

在上述任一实施例的基础上，控制器5还用于检测当前是否满足预设的充电条件，检测到当前满足充电条件，控制器5向逆变器3发送充电指令。

其中，充电条件可根据实际情况进行设置，这里不做过多限定。例如，充电条件包括以下至少一种：

条件1、换电站存在任一换电电池的剩余电量小于第一预设阈值。

需要说明的是，第一预设阈值为判定换电电池是否需要充电的临界值，可根据实际情况进行设置，这里不做过多限定，例如，第一预设阈值可为换电电池的最大允许充电电量。

若换电站存在任一换电电池的剩余电量小于第一预设阈值，表明换电站存在电量较低的换电电池，需要对其进行充电，则可判定满足充电条件。

在一种实施方式中，换电电池的剩余电量可为换电电池的荷电量（State OfCharge，SOC）。

条件2、换电站存在任一待换电设备的累计等待时长达到第二预设阈值。

本公开的实施例中，累计等待时长指的是从待换电设备进入换电站的时刻开始计时，直至当前时刻的累计时长。

若换电站存在任一待换电设备的累计等待时长达到第二预设阈值，表明换电站存在累计等待时长较长的待换电设备，需要利用换电电池对待换电设备中的电池进行更换，或者对待换电设备中的电池进行充电，即可判定满足充电条件。

需要说明的是，第二预设阈值可根据实际情况进行设置，这里不做过多限定，例如，第二预设阈值可设置为30分钟。

本公开的实施例中，对待换电设备的类别不做过多限定，例如，待换电设备包括但不限于车辆、手机、电脑等。

条件3、换电站存在任一待换电设备的剩余可等待时长小于第三预设阈值。

本公开的实施例中，剩余可等待时长指的是待换电设备可在换电站停留的剩余时长。

若换电站存在任一待换电设备的剩余可等待时长小于第三预设阈值，表明换电站存在剩余可等待时长较短的待换电设备，需要利用换电电池对待换电设备中的电池进行更换，或者对待换电设备中的电池进行充电，即可判定满足充电条件。

需要说明的是，第三预设阈值可根据实际情况进行设置，这里不做过多限定，例如，第三预设阈值可设置为1小时。

条件4、第一交流电能大于换电站的需求电能，且第一交流电能与需求电能之间的差值大于第四预设阈值。

本公开的实施例中，若第一交流电能大于换电站的需求电能，且第一交流电能与需求电能之间的差值大于第四预设阈值，表明新能源发电装置1产生的第一交流电能可满足换电站的用电需求，且第一交流电能过剩，则可判定满足充电条件，以充分利用新能源发电装置1产生的第一交流电能。

需要说明的是，第四预设阈值可根据实际情况进行设置，这里不做过多限定。

由此，控制器可基于当前是否满足充电条件，在满足充电条件时向逆变器发送充电指令，充电方式更加灵活。

在上述任一实施例的基础上，充电指令携带换电电池4的标识信息、充电开始时刻、充电结束时刻、充电功率中的至少一种。

本公开的实施例中，可预先为换电站中的每个换电电池4设置标识信息，用来区分不同的换电电池4。其中，标识信息包括但不限于文本、字符等，这里不做过多限定。

在一种实施方式中，控制器5可基于换电电池4的剩余电量确定需要进行充电的换电电池，例如，控制器5可将剩余电量小于第一预设阈值的换电电池4确定为需要进行充电的换电电池4。控制器5还可获取需要进行充电的换电电池4的标识信息，并将标识信息发送给逆变器3，逆变器3可基于接收到的标识信息确定需要进行充电的换电电池4。

在一种实施方式中，控制器5可基于换电电池4的剩余电量、待换电设备的剩余可等待时长、第一交流电能与换电站的需求电能之间的差值中的至少一种，以充电功率最小为约束条件，确定换电电池的充电功率。由此，该方法可综合考虑换电电池的剩余电量、待换电设备的剩余可等待时长、第一交流电能与换电站的需求电能之间的差值对充电功率的影响，使得确定的充电功率更加精确，有助于提高充电效率，并以充电功率最小为约束条件，有助于延长换电电池的使用寿命。

在上述任一实施例的基础上，如图2所示，换电站100还包括云服务器6，云服务器6用于检测当前是否满足预设的充电条件，检测到当前满足充电条件，云服务器6向控制器5发送充电指令，控制器5将充电指令反馈至逆变器3。由此，逆变器可根据云服务器的充电指令来进行换电电池的充电。应说明的是，关于充电条件的相关内容可参见上述实施例，这里不再赘述。

在上述任一实施例的基础上，新能源包括但不限于光能、风能、海洋能等，这里不做过多限定。例如，新能源发电装置1可包括光伏发电装置和风力发电装置中的至少一种，其中，光伏发电装置可包括光伏组件，风力发电装置可包括水平轴风机、垂直轴风机等。

在上述任一实施例的基础上，逆变器3为双向储能变流器（Power ConversionSystem，PCS）。

如图2所示，换电站100还包括储能电池7，逆变器3与储能电池7电连接。控制器5还用于向逆变器3发送储能指令，逆变器3可基于储能指令将第一交流电能、第二交流电能中的至少一种转化为第三电压等级的第一直流电能，并利用第一直流电能对储能电池7进行充电，以实现直流电能的储存；控制器5还用于向逆变器3发送放电指令，逆变器3可基于放电指令将储能电池7中储存的第三电压等级的第一直流电能转化为第一电压等级的第一交流电能和第二电压等级的第二交流电能中的至少一种，以实现对交流电能的回馈。

在上述任一实施例的基础上，控制器5可分别和电网接入装置2、逆变器3之间建立网络连接，以和电网接入装置2、逆变器3进行数据传输，从而控制器5可通过网络连接分别向电网接入装置2、逆变器3发送指令。可选的，网络连接可为移动网络，例如3G、4G、5G等。

在上述任一实施例的基础上，换电站100还可包括分布式通讯装置，用来实现换电站100中各个装置之间的通讯，有助于缩短换电站中的布线长度，提高换电站的通讯质量，可拓展性好。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征 “上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (3)

1.一种换电站，其特征在于，包括：

新能源发电装置，电网接入装置，逆变器，换电电池，控制器；所述逆变器分别与所述新能源发电装置、所述电网接入装置、所述换电电池电连接；

所述新能源发电装置用于将新能源转化为第一电压等级的第一交流电能，并输出所述第一交流电能；

所述电网接入装置用于接收来自电网的第二电压等级的第二交流电能，并输出所述第二交流电能；

所述控制器用于向所述逆变器发送充电指令，所述逆变器可基于所述充电指令将所述第一交流电能、所述第二交流电能中的至少一种转化为第三电压等级的第一直流电能，并利用所述第一直流电能对所述换电电池进行充电；

所述控制器还用于检测当前是否满足预设的电网接入条件，所述电网接入条件包括所述第一交流电能小于所述换电站的需求电能，和/或，所述电网的目标参数处于预设的目标取值范围内，所述目标取值范围为电网处于稳定状态下的目标参数的取值范围；

所述控制器还用于检测到当前满足所述电网接入条件，向所述电网接入装置发送接入指令，所述电网接入装置可基于所述接入指令与所述电网建立电连接；或者，

所述控制器检测到当前未满足所述电网接入条件，向所述电网接入装置发送断开指令，所述电网接入装置可基于所述断开指令断开自身与所述电网的电连接；

所述控制器还用于检测当前是否满足预设的充电条件，检测到当前满足所述充电条件，所述控制器向所述逆变器发送所述充电指令；

所述换电站还包括：

云服务器，所述云服务器用于检测当前是否满足预设的充电条件，检测到当前满足所述充电条件，所述云服务器向所述控制器发送所述充电指令，所述控制器将所述充电指令反馈至所述逆变器；

所述充电条件包括以下至少一种：

所述换电站存在任一换电电池的剩余电量小于第一预设阈值；

所述换电站存在任一待换电设备的累计等待时长达到第二预设阈值；

所述换电站存在任一待换电设备的剩余可等待时长小于第三预设阈值；

所述第一交流电能大于所述换电站的需求电能，且所述第一交流电能与所述需求电能之间的差值大于第四预设阈值。

2.根据权利要求1所述的换电站，其特征在于，所述新能源发电装置包括光伏发电装置和风力发电装置中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的换电站，其特征在于，所述逆变器为双向储能变流器。

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