发明专利｜一种基于多能互补微电网的储能蓄电移动充电桩系统及运行方法

摘要：本发明属于电动汽车充电桩技术领域，具体涉及一种基于多能互补微电网的储能蓄电移动充电桩系统及运行方法。优选新能源发电电力和电网低谷电构成多能互补并网型微电网的电动汽车储能移动充电桩蓄电供电系统，利用移动蓄电储能技术集成了储能蓄电移动充电桩，通过互联网技术构成一个动态优化布局的城域新能源多能互补电动汽车充电桩网络，实现布局合理、节省资源、提高效率、调峰用电、降低用电成本，提供了更加灵活便利的充电服务，使得电动汽车可以利用新能源电力且方便快捷找到需要的充电场所和方式，实现了每一个车主都具有一个“随身的移动充电桩”。

申请人：周锡卫

技术领域

本发明属于电动汽车充电桩技术领域，具体涉及一种基于多能互补微电网的储能蓄电移动充电桩系统及运行方法。

背景技术

新能源应用是大势所趋毋容置疑，新能源电动汽车的大力推广有利于环境保护，得到了政府的支持和民众的响应，但是目前一般只能说是电动汽车还谈不上新能源汽车，而且现实的困境与挑战也不小。例如，充电桩布局与安装少，造成电动汽车充电不方便影响了电动汽车的普及与应用。而大量布局安装充电桩又遇到了合理布局的位置往往受到环境与条件限制不能实施，并且选地、接电、安放充电桩设备的投资越来越大，给电动汽车应用造成了不小的障碍。

发明内容

为了利用分布式新能源和储能技术解决电动汽车充电桩布局建设的困境，本发明提出了一种基于多能互补微电网的储能蓄电移动充电桩系统及运行方法，主要包括：系统控制与信息平台系统、交易结算系统、通信网络、公共电网、电网配电系统、光伏发电系统、风能发电系统、潮汐发电系统、用户用电负荷、电网电力线、第1静态储能蓄电移动充电桩、第j静态储能蓄电移动充电桩、第1动态储能蓄电移动充电桩、第i动态储能蓄电移动充电桩、第1手机及移动终端、第n手机及移动终端、第1电动汽车、第n电动汽车、第1静态储能蓄电移动充电桩运输车、第k静态储能蓄电移动充电桩运输车、第1储能蓄电池组串模块装卸设备、第m储能蓄电池组串模块装卸设备、第1储能蓄电池组串模块充放电及维护系统、第m储能蓄电池组串模块充放电及维护系统、第1储能蓄电池双向逆变系统、第m储能蓄电池双向逆变系统、第1储能蓄电移动充电桩蓄电充电器、第q储能蓄电移动充电桩蓄电充电器，其中：

第1储能蓄电池组串模块充放电及维护系统、第m储能蓄电池组串模块充放电及维护系统分别通过第1储能蓄电池双向逆变系统、第m储能蓄电池双向逆变系统接入电网电力线，电网电力线连接光伏发电系统、风能发电系统、潮汐发电系统、用户用电负荷、第1储能蓄电移动充电桩蓄电充电器、第q储能蓄电移动充电桩蓄电充电器，并通过电网配电系统接入公共电网，构成新能源多能互补并网/离网微电网蓄电、供电的电力系统;

第1静态储能蓄电移动充电桩、第j静态储能蓄电移动充电桩、第1动态储能蓄电移动充电桩、第i动态储能蓄电移动充电桩根据系统控制与信息平台系统指令顺序通过相应的第1储能蓄电移动充电桩蓄电充电器至第q储能蓄电移动充电桩蓄电充电器连接电网电力线，构成储能蓄电移动充电桩蓄电及补充电量的电力路径;

光伏发电系统接入电网电力线，由电网电力线分别连接用户用电负荷、第1储能蓄电池双向逆变系统、第m储能蓄电池双向逆变系统以及第1储能蓄电移动充电桩蓄电充电器、第q储能蓄电移动充电桩蓄电充电器，构成光伏发电系统为储能蓄电池组串模块、储能蓄电移动充电桩以及用户用电负荷蓄电供电以及向公共电网馈电的电力路径;

风能发电系统接入电网电力线，由电网电力线分别连接用户用电负荷、第1储能蓄电池双向逆变系统、第m储能蓄电池双向逆变系统以及第1储能蓄电移动充电桩蓄电充电器、第q储能蓄电移动充电桩蓄电充电器，构成风能发电系统为储能蓄电池组串模块、储能蓄电移动充电桩以及用户用电负荷蓄电供电以及向公共电网馈电的电力路径;

潮汐发电系统接入电网电力线，由电网电力线分别连接用户用电负荷、第1储能蓄电池双向逆变系统、第m储能蓄电池双向逆变系统以及第1储能蓄电移动充电桩蓄电充电器、第q储能蓄电移动充电桩蓄电充电器，构成潮汐发电系统为储能蓄电池组串模块、储能蓄电移动充电桩以及用户用电负荷蓄电供电以及向公共电网馈电的电力路径;

公共电网通过电网配电系统接入电网电力线，由电网电力线分别连接用户用电负荷、第1储能蓄电池双向逆变系统、第m储能蓄电池双向逆变系统以及第1储能蓄电移动充电桩蓄电充电器、第q储能蓄电移动充电桩蓄电充电器，构成公共电网为储能蓄电池组串模块、储能蓄电移动充电桩以及用户用电负荷蓄电供电的电力路径;

第1电动汽车至第n电动汽车中的任一电动汽车在充电时，自主连接第1静态储能蓄电移动充电桩至第j静态储能蓄电移动充电桩及第1动态储能蓄电移动充电桩至第i动态储能蓄电移动充电桩中的的任一储能蓄电移动充电桩，构成电动汽车充电电力路径;

系统控制与信息平台系统通过通信网络分别链接电网配电系统、光伏发电系统、风能发电系统、潮汐发电系统、用户用电负荷、第1储能蓄电池双向逆变系统、第m储能蓄电池双向逆变系统、第1储能蓄电移动充电桩蓄电充电器、第q储能蓄电移动充电桩蓄电充电器，构成并网/离网微电网电力调控与能量管理的控制链路;

交易结算系统通过通信网络分别链接第1手机及移动终端、第n手机及移动终端以及系统控制与信息平台系统，构成充电交易支付与结算信息链路;

系统控制与信息平台系统通过通信网络分别链接第1静态储能蓄电移动充电桩、第j静态储能蓄电移动充电桩、第1动态储能蓄电移动充电桩、第i动态储能蓄电移动充电桩、第1手机及移动终端、第n手机及移动终端、第1电动汽车、第n电动汽车、第1静态储能蓄电移动充电桩运输车、第k静态储能蓄电移动充电桩运输车、第1储能蓄电池组串模块装卸设备、第m储能蓄电池组串模块装卸设备、第1储能蓄电池组串模块充放电及维护系统、第m储能蓄电池组串模块充放电及维护系统、第1储能蓄电移动充电桩蓄电充电器、第q储能蓄电移动充电桩蓄电充电器，构成可移动储能蓄电供电电动汽车充电系统运行管控的信息交互链路;

一种基于多能互补微电网的储能蓄电移动充电桩系统的运行调控方法为：

系统控制与信息平台系统启动并进行系统自检，发现异常时报警提示并接入故障处理流程;否则系统接入正常运行流程，即：

1)系统控制与信息平台系统根据充放电供电调控策略以及对新能源发电系统和储能蓄电池电量状况的实时监测数据，进行分析判断并生成调控指令，在并网供电时新能源电力优先供给用户用电负荷，其次为移动储能蓄电池进行蓄电充电，之后余电上网，系统控制与信息平台系统根据动态电价变化数据同步调整充电供电的优先级，并以整体最大收益为目标进行计算分析，生成调整布局与供电调控指令并获取整体系统运行与服务的最佳效益;

2)系统控制与信息平台系统通过通信网络实时采集系统设备设施的状态和参数，按预定时间节点进行动态调控并根据控制策略和实时监测的设备与储能系统荷电状态、电动汽车分布状况与电量及行车状态以及历史运行数据进行计算和分析，生成静态储能蓄电移动充电桩和动态储能蓄电移动充电桩的布局图并以此调度和布局，使得充电服务区域内布置合理的储能移动充电桩及合理的蓄电量，在设定的距离内均有储能移动充电桩提供服务，同时提高储能移动充电桩的资源利用率;

3)系统控制与信息平台系统根据移动充电桩的蓄电量及地域充电服务实时状况特点，调度静态储能蓄电移动充电桩运输车为相应有需要的静态储能蓄电移动充电桩进行调换及补充电量，同时调度动态储能蓄电移动充电桩的服务布局和服务对象，调度其在有效服务区域内以及进行蓄电补充电量，调换下来的静态储能蓄电移动充电桩以及电量用完的动态储能蓄电移动充电桩由系统控制与信息平台系统安排其在指定的第1储能蓄电移动充电桩蓄电充电器至第q储能蓄电移动充电桩蓄电充电器中的相应位置进行蓄电电补充电量;

4)用户和电动汽车驾驶人利用手机及移动终端通过通信网络与系统控制与信息平台系统交互信息，实时动态了解储能移动充电桩的位置，并且在需要时发送自身的位置信息预约动态储能蓄电移动充电桩“ 上门”充电服务，实现每一个车主都具有一个“ 随身的移动充电桩”;

5)电动汽车使用者充电后由系统控制与信息平台系统发送充电服务结算清单，客户据此利用手机及移动终端通过通信网络及扫码与交易结算系统完成实时付款结算;

6)系统控制与信息平台系统按约定时间根据电动汽车充电过程的相关参数进行分析，生成电动汽车储能蓄电池的健康状况分析报告并发送给客户的手机及移动终端，帮助客户提高电动汽车蓄电池使用的安全性;

7)系统控制与信息平台系统根据储能蓄电移动充电桩的充放电监测参数，计算分析储能蓄电移动充电桩的蓄电池健康状况，对于疲劳状态的储能蓄电池组串模块由储能蓄电池组串模块装卸设备将其放置在储能蓄电池组串模块充放电及维护系统中，进行维护性充放电，提高储能蓄电移动充电桩使用效率和安全可靠性;

8)在新能源发电系统发电不足时，由系统控制与信息平台系统根据电网阶梯电价和资源配置状况，选择指定不同时段相应区域储能蓄电移动充电桩蓄电充电的站场，实现调峰蓄电和经济蓄电，提高充电服务的经济效益;

9)在电网因故不能供电时，系统控制与信息平台系统控制电网配电系统断开公共电网，并控制第1储能蓄电池组串模块充放电及维护系统、第m储能蓄电池组串模块充放电及维护系统对应连接的第1储能蓄电池双向逆变系统、第m储能蓄电池双向逆变系统之中的至少一套的第i储能蓄电池组串模块充放电及维护系统对应连接的第i储能蓄电池双向逆变系统作为微电网电压源运行并建立微电网的支撑电力，其他储能蓄电池双向逆变系统和新能源发电系统作为电流源运行并由系统控制与信息平台系统调控其功率和能量，确保储能蓄电池组串模块充放电及维护系统和用户用电负荷以及连接在微电网上的储能移动充电桩得到稳定的电力供给，直至公共电网供电时，离网微电网由系统控制与信息平台系统切换为并网微电网。