一种集中式充换电柜能量管理系统及方法技术方案

技术编号：44622515 阅读：4 留言：0更新日期：2025-03-17 18:21

本发明专利技术公开了一种集中式充换电柜能量管理系统及方法，包括主控单元，主控单元电连接有集中式充换电柜单元、交流负载单元、直流负载单元、电网和新能源发电单元；所述集中式充换电柜单元用于集中管理多个电池的充电过程；交流负载单元用于为交流设备供电，直流负载单元用于为直流设备供电。本发明专利技术解决了传统充电方式中能量管理不足、充电效率低下以及电池寿命衰退的问题，通过智能化的充电策略、动态功率调度以及电池健康管理，本发明专利技术在提升充电效率、延长电池使用寿命以及降低电力资源浪费方面具有显著的优势。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电学领域，特别是涉及一种集中式充换电柜能量管理系统及方法。

技术介绍

1、随着电动汽车、电动自行车的普及，充电/换电设施建设逐步成为电动汽车、电动自行车发展的关键问题。现有的充换电设施大多采用传统的充电桩或换电柜进行充电或更换电池的方式。现有充换电系统在能量管理上存在很多不足，例如能量分配不均、充电效率低、充电时间长等问题，尤其是在换电柜集中充电的场景下，能量的优化调度至关重要。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种集中式充换电柜能量管理系统。

2、本专利技术的目的通过以下技术方案实现：

3、一种集中式充换电柜能量管理系统，包括主控单元，主控单元电连接有集中式充换电柜单元、交流负载单元、直流负载单元、电网和新能源发电单元；所述集中式充换电柜单元用于集中管理多个电池的充电过程；交流负载单元用于为交流设备供电，直流负载单元用于为直流设备供电；

4、主控单元根据各单元状态控制实现四中状态：

5、并网状态一：电网侧通过双向ac/dc单元由整流方式向集中式充换电柜单元管理的电池、交流负载单元和直流负载单元供电，提供能量；并网状态二、由新能源发电单元通过双向ac/dc单元逆变向电网反向馈电；

6、离网状态一、与电网不联系，由换电柜单元，反向放电，向交流负载单元、直流负载单元提供能量；

7、离网状态二、与电网不联系，由新能源发电单元孤岛运行，向向交流负载单元、直流负载单元提和集中式充换电柜单元管理的电池提供能量。

8、进一步的改进，所述交流负载单元包括交流充电模块、交流电机和交流照明模块。

9、进一步的改进，所述直流负载单元包括直流充电模块、直流照明模块和直流电驱模块。

10、进一步的改进，所述新能源发电单元包括光伏发电模块和风力发电模块。

11、一种集中式充换电柜能量管理方法，采用上述的集中式充换电柜能量管理系统，包括如下步骤：

12、步骤一、设pnn(t)表示集中式充换电柜单元中换电柜的新能源发电单元接入总功率；pload(t)表示交流负载单元和直流负载单元的总功率，pload max(t)表示最大负载功率、pcutload(t)表示切除部分不重要负载后的功率；soc(t)表示集中式充换电柜单元中换电柜的总电池能量，pbat(t)表示集中式充换电柜单元中换电柜的总电池充电功率；pg(t)表示电网侧能量，表示电网输出能量，表示向电网馈能；

13、socmax(t)表示集中式充换电柜单元中换电柜的总电池能量最大值；

14、步骤二、判断是否并网状态，是则进入步骤三，否则进入步骤四；

15、步骤三、判断是否pnn(t)＞pload(t)，是则进入步骤3.1)，否则进入步骤3.2)；

16、步骤3.1)，判断是否soc(t)＜socmax(t)，是则进入步骤3.1.1)，否则进入3.1.2)；

17、步骤3.1.1)：

18、当设定并网收益能量分配优先级高时有：

19、

20、当设定充电能量分配优先级高时有：

21、

22、

23、当设定负载能量分配优先级高时有：

24、

25、步骤3.1.2)

26、若soc(t)＝socmax(t)

27、当设定并网收益能量分配优先级高时：

28、pg-(t)＝pnn(t)-pcutload(t) (7)

29、当设定负载能量分配优先级高时：

30、pg-(t)＝pnn(t)-pload max(t) (8)

31、步骤3.2)，判断是否soc(t)＜socmax(t)，是则进入步骤3.2.1)，否则进入步骤3.2.2)；

32、步骤3.2.1)：

33、当设定并网收益能量分配优先级高时：

34、pg-(t)＝pnn(t)-pcutload(t) (9)

35、当设定充电能量分配优先级高时：

36、pg+(t)＝pload(t)+pbatmax-pnn(t) (10)

37、当设定负载能量分配优先级高时：

38、pg+(t)＝pload max(t)+pbat-pnn(t) (11)

39、步骤3.2.2)：

40、当设定并网收益能量分配优先级高时：

41、pg-(t)＝pnn(t)-pcutload(t) (12)

42、当设定负载能量分配优先级高时：

43、pg+(t)＝pload max(t)-pnn(t)-pbat(t) (13)

44、步骤四、判断是否pnn(t)＞pload(t)，是则进入步骤4.1)，否则进入步骤4.2)；

45、步骤4.1)，判断是否soc(t)＜socmax(t)，是则进入步骤4.1.1)，否则进入4.1.2)

46、步骤4.1.1)、

47、当设定充电能量分配优先级高时：

48、pnn(t)＝pcutload(t)+pbat_max(t) (14)

49、当设定负载能量分配优先级高时：

50、pnn(t)＝pload_max(t)+pbat(t) (15)

51、步骤4.1.2)

52、当soc(t)＝socmax(t)时，

53、pnn(t)＝pload(t) (16)

54、步骤4.2：

55、当设定充电能量分配优先级高时：

56、pnn(t)＝pbat(t)(pnn(t)≤pbat_max(t)) (17)

57、pnn(t)＝pcutload(t)+pbat(t)(pnn(t)＞pbat_max(t)) (18)

58、上设定负载能量分配优先级高时：

59、pcutload(t)＝pnn(t)+pbat(t) (19)。

60、进一步的改进，假设t时段的解得集合为

61、

62、其中，为t时段，对电网电量买、卖的功率，满足步骤一至步骤四的电量交易约束条件；

63、为t时段可切除的负荷功率，满足步骤一至步骤四的负荷功率分配的约束条件；

64、为t时段储能电池的充放电功率，满足步骤一至步骤四的充电功率分配的约束条件；

65、为新能源发电在t时段的最大输出功率，满足步骤一至步骤四的最大输出功率的约束条件；即可求得，在t时间段内，能量分配的最优解：

66、

67、为t时段内的集合；为t时段内的集合；为t时段内的集合，为t时段内的集合；t为t时间内连续的不同时段，t∈t。

68、本专利技术的有益效果在于：<本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种集中式充换电柜能量管理系统，其特征在于，包括主控单元，主控单元电连接有集中式充换电柜单元、交流负载单元、直流负载单元、电网和新能源发电单元；所述集中式充换电柜单元用于集中管理多个电池的充电过程；交流负载单元用于为交流设备供电，直流负载单元用于为直流设备供电；

2.如权利要求1所述的集中式充换电柜能量管理系统，其特征在于，所述交流负载单元包括交流充电模块、交流电机和交流照明模块。

3.如权利要求1所述的集中式充换电柜能量管理系统，其特征在于，所述直流负载单元包括直流充电模块、直流照明模块和直流电驱模块。

4.如权利要求1所述的集中式充换电柜能量管理系统，其特征在于，所述新能源发电单元包括光伏发电模块和风力发电模块。

5.一种集中式充换电柜能量管理方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一所述的集中式充换电柜能量管理系统，包括如下步骤：

6.如权利要求5所述的集中式充换电柜能量管理方法，其特征在于，假设T时段的解得集合为：

【技术特征摘要】

2.如权利要求1所述的集中式充换电柜能量管理系统，其特征在于，所述交流负载单元包括交流充电模块、交流电机和交流照明模块。

3.如权利要求1所述的集中式充换电...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雄春，曹朝辉，张蓓，曾辛，冯涛，曹宇，曾顺意，周浩，
申请(专利权)人：威胜能源技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：

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