一种新型充电桩配电系统的制作方法

[0001]
本发明涉及电动汽车的充电技术领域，具体为一种新型充电桩配电系统。


背景技术：

[0002]
电动汽车(bev)是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好。电动汽车需要充电桩补充电能，少数电动汽车充电并不会给电网带来太大影响，但是由于近几年国家对电动汽车的扶持力度，大大提高电动汽车的使用量，预计2030年我国的电动汽车数量将达到6000万辆，假设这些电动汽车同时充电，那峰值功率将达到5亿千瓦，导致电网负荷过大，特别是夏季或冬季用电高峰时期，无法保证电网的稳定运行。
[0003]
随着我国技术和经济的发展以及对节能减排的日益关注，国家大力扶持微电网的建设，微电网是一个包含发电、配电、用电为一体的电力网络，微电网主要以光伏发电、风力发电为主，用电负载与储能设备连接，但是由于微电网分布稀散且受环境影响因素较大，所以供电功率不稳定，随着越来越多的家用充电桩的兴起，现有技术中缺乏针对充电桩用的配电系统。
[0004]
本发明提出一种新型充电桩配电系统，用于集体调动分配微电网的同时规划用电低谷、用电高峰时期国家电网的配电合理性，使电动汽车普及的同时，国家配电网略趋向于合理化，大力支撑电动汽车用充电桩的普及。


技术实现要素：

[0005]
一种新型充电桩配电系统，包括：充电桩子系统、微电网子系统、市电网子系统；所述充电桩子系统包括充电桩主控模块、充电桩受控模块、充电计费模块、充电控制器模块、充电电源模块，所述充电计费模块、充电控制器模块、充电电源模块依次连接，所述充电电源模块与所述充电桩主控模块连接，所述充电桩主控模块与所述充电桩受控模块连接；所述微电网子系统包括风力发电模块、光伏发电模块、储电模块、微电网调控模块，所述风力发电模块、光伏发电模块均与所述储电模块连接，所述储电模块与微电网调控模块连接；所述市电网子系统包括市电网模块、用电负载模块、市电网用电预估模块、一级电量储电模块、市电网调控模块、微电网并网模块，所述市电网模块分别与所述市电网调控模块、微电网并网模块连接，所述市电网调控模块分别与用电负载模块、一级储电模块、市电网用电预估模块、充电桩子系统中的充电电源模块连接，所述市电网用电预估模块与用电负载模块连接，所述充电桩子系统中的充电控制器模块与所述用电负载模块连接，所述微电网子系统中的微电网调控模块与所述市电网子系统中的微电网并网模块、一级储电模块选通连接；
[0006]
所述充电桩主控模块用于搜集区域内每个充电桩的实际充电功率数据并根据多个充电桩的实际充电功率数据得到实时的充电桩总功率；
[0007]
所述充电桩受控模块包括区域内的多个充电桩，用于为电动汽车充电使用；
[0008]
所述充电计费模块用于根据每个充电桩的充电模式、充电量计算充电费用；
[0009]
所述充电控制器模块根据用户在充电计费模块中的选择形成控制指令去控制每个充电桩对应的充电电源模块的充电功率；
[0010]
所述充电电源模块通过接收充电控制器模块的指令调整充电功率使其对应的充电桩对电动汽车进行充电；
[0011]
所述风力发电模块、所述光伏发电模块分别用于风力发电、光伏发电；
[0012]
所述储电模块用于存储风力发电模块、光伏发电模块产生的电能；
[0013]
所述微电网调控模块用于根据储电模块的剩余电量决定储电模块与一级储电模块或者微电网并网模块连接，当储电模块储能较多时，储电模块向微电网并网模块输送电能，即将微电网的多余电量并入市电网，当储电模块储能较少时，一级储电模块中的电量通过逆变器整流整压后为储电模块充电(将市电网用电低峰时期多余的电量储存在微电网中，以供应家庭或小区域用电的需求，同时减少市电网的电荷负担，再者可为市电网用电高峰时期即时补充电量，尽量提高市电网的供电能力)；
[0014]
所述市电网模块通过国家电网、变压器输送到各供电站；
[0015]
所述用电负载模块与供电站连接，供电站向各电力用户供电；
[0016]
所述市电网用电预估模块用于通过不同的电力用户用电时段、用电量的统计生成用电趋势曲线，且根据实时监测数据进行实时更新；
[0017]
所述一级电量储电模块在用电低谷时段存储市电网中的多余电量；
[0018]
所述市电网调控模块根据市电网用电预估模块模块中的数据统计分别向下位模块分配电量；
[0019]
所述微电网并网模块用于将微电网子系统储电模块中的电能通过逆变器整压整流后并入市电网。
[0020]
本发明涉及的新型充电桩配电系统中将充电桩子系统与市电网子系统直接连接、与微电网子系统间接连接，将微电网子系统中分散的多余电能汇集到市电网中，实现国家电网的削峰填谷功能；再者，充电桩子系统中通过设置充电桩主控模块、充电控制器模块实现根据用户对充电机费模式的选择实现多种充电模式，便于根据市电网的用电高峰期、低谷期的特点，实行分区、分时间段的不同收费标准，通过降低用电低谷期的用电价格，鼓励电动汽车充电桩用户调整自己的充电时间，减少用户充电成本的基础上还可维持市电网的供电能力稳定、实现削峰填谷的功能。
[0021]
优选的，所述新型充电桩配电系统,所述充电桩子系统还包括充电运算模块、指令输入模块，所述指令输入模块与充电运算模块连接，所述充电运算模块分别与充电计费模块、所述市电网用电预估模块连接；
[0022]
所述指令输入模块显示多种充电模式供用户选择且每一种充电模式对应有充电总时长、充电总价的预估值，不同的充电模式对应的充电单价金额不同；
[0023]
所述充电运算模块中存储有多种不同的充电模式以及对应充电模式的计费公式、充电时间公式；根据市电网用电预估模块监测到的实时数据与预估数据，根据当前市电网的储电量、用户负载的用电量的大小定期更新充电价格(但是充电价格的浮动不宜过大，且更新频率不易过于频繁，否则会导致指令输入模块显示的预估金额相差较大，损害用户的权益)。
[0024]
优选的，所述新型充电桩配电系统,所述充电运算模块中包括三种充电模式：a、高功率充电模式，在保证区域内所有充电桩总充电功率不大于变压器的额定功率、电动汽车及充电桩允许的情况下以最高的充电模式充电，若此时市电网处于用电高峰期，每度电的价格为x1元，若此时市电网处于用电高低谷期，每度电的价格为y1元，所述x1〉y1；b、低功率充电模式，以低充电模式充电，用电高峰期每度电的价格为x2元，用电高低谷期每度电的价格为y2元，所述x2〈＝y2，c、跳动功率充电模式，用电高峰期时用低功率充电且每度电的价格为x3元，用电低谷期时用高功率充电且每度电的价格为y3元，所述x3〈x1、x2，所述y3〈y1、y2，其中x1～x3、y1～y3均大于0。
[0025]
优选的，所述新型充电桩配电系统,所述充电计费模块中需要将实际充电总价与指令输入模块中计算得到的预估值做对比，当实际充电总价小于等于预估充电费用时，用户需支付实际充电总价，当实际充电总价大于预估充电费用时，用户需支付实际充电总价与差值百分比相加后的总金额，所述差值百分比相等于实际充电费与预估充电费用差值的20％～80％。
[0026]
优选的，所述新型充电桩配电系统,所述充电桩子系统还包括二级储电模块,所述二级储电模块分别与所述市电网调控模块、充电电源模块连接，所述二级储电模块用于在用电低谷时期从市电网模块储存电能，用于充电桩充电的储备能源。
附图说明：
[0027]
下面结合附图对具体实施方式作进一步的说明，其中：
[0028]
图1是本发明涉及的新型充电桩配电系统连接示意图；
[0029]
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
[0030]
具体实施案例1：
[0031]
一种新型充电桩配电系统，包括：充电桩子系统、微电网子系统、市电网子系统；所述充电桩子系统包括充电桩主控模块、充电桩受控模块、充电计费模块、充电控制器模块、充电电源模块，所述充电计费模块、充电控制器模块、充电电源模块依次连接，所述充电电源模块与所述充电桩主控模块连接，所述充电桩主控模块与所述充电桩受控模块连接；所述微电网子系统包括风力发电模块、光伏发电模块、储电模块、微电网调控模块，所述风力发电模块、光伏发电模块均与所述储电模块连接，所述储电模块与微电网调控模块连接；所述市电网子系统包括市电网模块、用电负载模块、市电网用电预估模块、一级电量储电模块、市电网调控模块、微电网并网模块，所述市电网模块分别与所述市电网调控模块、微电网并网模块连接，所述市电网调控模块分别与用电负载模块、一级储电模块、市电网用电预估模块、充电桩子系统中的充电电源模块连接，所述市电网用电预估模块与用电负载模块连接，所述充电桩子系统中的充电控制器模块与所述用电负载模块连接，所述微电网子系统中的微电网调控模块与所述市电网子系统中的微电网并网模块、一级储电模块选通连接；
[0032]
所述充电桩主控模块用于搜集区域内每个充电桩的实际充电功率数据并根据多个充电桩的实际充电功率数据得到实时的充电桩总功率；
[0033]
所述充电桩受控模块包括区域内的多个充电桩，用于为电动汽车充电使用；
[0034]
所述充电计费模块用于根据每个充电桩的充电模式、充电量计算充电费用；
[0035]
所述充电控制器模块根据用户在充电计费模块中的选择形成控制指令去控制每个充电桩对应的充电电源模块的充电功率；
[0036]
所述充电电源模块通过接收充电控制器模块的指令调整充电功率使其对应的充电桩对电动汽车进行充电；
[0037]
所述风力发电模块、所述光伏发电模块分别用于风力发电、光伏发电；
[0038]
所述储电模块用于存储风力发电模块、光伏发电模块产生的电能；
[0039]
所述微电网调控模块用于根据储电模块的剩余电量决定储电模块与一级储电模块或者微电网并网模块连接，当储电模块储能较多时，储电模块向微电网并网模块输送电能，即将微电网的多余电量并入市电网，当储电模块储能较少时，一级储电模块中的电量通过逆变器整流整压后为储电模块充电(将市电网用电低峰时期多余的电量储存在微电网中，以供应家庭或小区域用电的需求，同时减少市电网的电荷负担，再者可为市电网用电高峰时期即时补充电量，尽量提高市电网的供电能力)；
[0040]
所述市电网模块通过国家电网、变压器输送到各供电站；
[0041]
所述用电负载模块与供电站连接，供电站向各电力用户供电；
[0042]
所述市电网用电预估模块用于通过不同的电力用户用电时段、用电量的统计生成用电趋势曲线，且根据实时监测数据进行实时更新；
[0043]
所述一级电量储电模块在用电低谷时段存储市电网中的多余电量；
[0044]
所述市电网调控模块根据市电网用电预估模块模块中的数据统计分别向下位模块分配电量；
[0045]
所述微电网并网模块用于将微电网子系统储电模块中的电能通过逆变器整压整流后并入市电网。
[0046]
本发明涉及的新型充电桩配电系统中将充电桩子系统与市电网子系统直接连接、与微电网子系统间接连接，将微电网子系统中分散的多余电能汇集到市电网中，实现国家电网的削峰填谷功能；再者，充电桩子系统中通过设置充电桩主控模块、充电控制器模块实现根据用户对充电机费模式的选择实现多种充电模式，便于根据市电网的用电高峰期、低谷期的特点，实行分区、分时间段的不同收费标准，通过降低用电低谷期的用电价格，鼓励电动汽车充电桩用户调整自己的充电时间，减少用户充电成本的基础上还可维持市电网的供电能力稳定、实现削峰填谷的功能。
[0047]
进一步的,所述充电桩子系统还包括充电运算模块、指令输入模块，所述指令输入模块与充电运算模块连接，所述充电运算模块分别与充电计费模块、所述市电网用电预估模块连接；
[0048]
所述指令输入模块显示多种充电模式供用户选择且每一种充电模式对应有充电总时长、充电总价的预估值，不同的充电模式对应的充电单价金额不同；
[0049]
所述充电运算模块中存储有多种不同的充电模式以及对应充电模式的计费公式、充电时间公式；根据市电网用电预估模块监测到的实时数据与预估数据，根据当前市电网的储电量、用户负载的用电量的大小定期更新充电价格(但是充电价格的浮动不宜过大，且更新频率不易过于频繁，否则会导致指令输入模块显示的预估金额相差较大，损害用户的
权益)。
[0050]
进一步的,所述充电运算模块中包括三种充电模式：a、高功率充电模式，在保证区域内所有充电桩总充电功率不大于变压器的额定功率、电动汽车及充电桩允许的情况下以最高的充电模式充电，若此时市电网处于用电高峰期，每度电的价格为1.1元，若此时市电网处于用电高低谷期，每度电的价格为0.9元，所述x1〉y1；b、低功率充电模式，以低充电模式充电，用电高峰期每度电的价格为0.8元，用电高低谷期每度电的价格为0.9元，所述x2〈＝y2，c、跳动功率充电模式，用电高峰期时用低功率充电且每度电的价格为0.7元，用电低谷期时用高功率充电且每度电的价格为0.7元。
[0051]
进一步的,所述指令输入模块与充电运算模块连接，所述充电计费模块中需要将实际充电总价与指令输入模块中计算得到的预估值做对比，当实际充电总价小于等于预估充电费用时，用户需支付实际充电总价，当实际充电总价大于预估充电费用时，用户需支付实际充电总价与差值百分比相加后的总金额，所述差值百分比相等于实际充电费与预估充电费用差值的20％或40％或65％或80％。
[0052]
可选择的,所述充电桩子系统还包括二级储电模块,所述二级储电模块分别与所述市电网调控模块、充电电源模块连接，所述二级储电模块用于在用电低谷时期从市电网模块储存电能，用于充电桩充电的储备能源。
[0053]
本发明提出的新型充电桩配电系统优势如下：本系统将国家电网、微电网之间通过对用户用电量的趋势统计智能化的实现两个供电子系统之间的电量调配，一方面可解决散落的微电网电量浪费的现象，另一方面可通过对储电模块的充放电过程利于国家电网削峰填谷的实行；充电桩子系统中通过对区域内每个充电桩的充电功率进行监控得到总充电功率的数据，根据市电网子系统中市电网用电预估模块对用户用电量的统计调控充电桩子系统的配电量，并通过控制充电电源模块的充电功率给充电用户提供多种充电模式供用户选择，通过控制充电单价的变动鼓励用户在用电低谷时期采用满额功率充电，快速结束充电避免占用充电桩时间过长，提高充电效率的基础上还可以维持市电网的电能高效流通，起到削峰填谷的功效。
[0054]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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