基于微电网的充电、储能一体化的能源管理系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及区域电网电力供应管理技术领域，特别涉及一种基于微电网的充电、储能一体化的能源管理系统及方法。
【背景技术】
[0002]近年来城市燃油汽车数量的高速增长，燃油汽车废气已成为城市雾霾、PM2.5等环境问题的重要因素之一。新能源电动汽车作为一种发展前景广阔的绿色交通工具，正受到各国政府的积极推进，电动汽车获得突飞猛进的发展。
[0003]随着电动汽车充换电技术的成熟和电动汽车大规模的推广使用，电动汽车配套充电设备的数量将快速增长。用于家用新能源电动汽车的充电粧有交流充电粧和直流充电粧两种，单个交流充电粧充电功率通常为2 — 7KW，单个直流充电粧充电功率通常为20—70KW，一个充电站通常包含几个至几十个不等的充电粧，需要为其匹配的变压器容量通常更需要几百甚至上千KVA。而小区、CBD、学校、公路停车场或服务区等单位的供电系统在建设之初并没有考虑到充电粧建设的负荷情况，前期匹配的变压器容量较小，可允许建设的充电粧数量极其有限，此问题将阻碍新能源电动汽车的发展。
[0004]目前，常规的做法为升级原有变压器容量或者为充电站新建输电专线，此两种不仅可能需要改造输电线路，投资较大，而且受限于上一级变压站总容量的限制，升级或者新建变压器容量有限。因此区域电网电力供应问题将严重制约电动汽车充电粧的建设，从而阻碍新能源电动汽车的发展。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于微电网的充电、储能一体化的能源管理系统及方法。
[0006]—种基于微电网技术的充电、储能一体化的能源管理系统，其包括分布式发电单元、充电单元、储能单元、区域供电单元以及能源管理系统；
[0007]分布式发电单元、区域供电单元的输出端分别与储能单元、充电单元的输入端通过交流母线电连接；分布式发电单元的输出端同时与区域供电单元的输出端通过交流母线电连接；
[0008]能源管理系统包括分布式监控单元、BMS单元、电负荷监控单元、充电监控单元、计量计费单元、环境监控单元、主监控单元、操作界面单元；
[0009]分布式监控单元与分布式发电单元电连接；BMS单元与储能单元电连接；电负荷监控单元与区域供电单元电连接；充电监控单元与充电单元电连接；计量计费单元与充电单元电连接；环境监控单元设置在分布式发电单元内；分布式监控单元、BMS单元、电负荷监控单元、充电监控单元、计量计费单元、环境监控单元以及操作界面单元分别与主监控单元电连接。
[0010]在本发明所述的基于微电网技术的充电、储能一体化的能源管理系统中，[0011 ] 所述分布式发电单元包括风力发电站、太阳能光伏电站、分布式燃气电站、第一变流器、第二变流器、第三变流器、第一开关、第二开关、第三开关；风力发电站、太阳能光伏电站、分布式燃气电站分别依次与第一变流器、第二变流器、第三变流器的输入端电连接；第一变流器、第二变流器、第三变流器的输出端依次分别与第一开关、第二开关、第三开关的输入端串联；第一开关、第二开关、第三开关的输出端分别通过交流母线电连接到储能电源的输入端、区域供电单元的输出端。
[0012]在本发明所述的基于微电网技术的充电、储能一体化的能源管理系统中，
[0013]所述充电单元包括第四开关、第五开关、第六开关、第七开关、充电机、多个充电粧；充电机的输入端与第四开关的输出端电连接；充电机的输出端分别与多个充电粧的输入端电连接；充电机与多个充电粧之间分别串联一个开关；所述开关包括第五开关、第六开关、第七开关；第四开关的输入端同时电连接到区域供电单元的输出端、分布式发电单元的输出端的输出端。
[0014]在本发明所述的基于微电网技术的充电、储能一体化的能源管理系统中，
[0015]所述储能单元包括储能模块、充电控制电路、放电控制电路；储能模块分别与充电控制电路的输出端、放电控制电路的输入端电连接；充电控制电路的输入端同时电连接到区域供电单元的输出端、分布式发电单元的输出端；放电控制电路的输出端电连接到充电单元的输入端。
[0016]在本发明所述的基于微电网技术的充电、储能一体化的能源管理系统中，
[0017]所述区域供电单元包括电网、变压器、第八开关；电网、变压器、第八开关的输入端依次串联；第八开关的输出端同时电连接到充电单元的输入端、储能单元的输入端以及分布式发电单元的输出端。
[0018]在本发明所述的基于微电网技术的充电、储能一体化的能源管理系统中，
[0019]所述主监控单元包括状态读取子单元、存储子单元、权值设置子单元、BP神经网络学习子单元、处理子单元；存储子单元、权值设置子单元、BP神经网络学习子单元分别与处理子单元电连接；权值设置子单元与BP神经网络学习子单元电连接；状态读取子单元、与存储子单元电连接；
[0020]状态读取子单元用于读取各种信息，读取各种信息包括读取分布式监控单元发送的分布式发电单元的发电量信息，读取BMS单元发送的储能单元的电力量存储信息，读取电负荷监控单元发送的区域供电单元的电负荷信息，读取充电监控单元发送的充电单元的充电粧运行状态信息、充电功率需求信息、充电模式信息，读取计量计费单元发送的充电单元的电费计量信息，读取环境监控单元发送的分布式发电单元的环境参数信息；并用于将各种信息发送给存储子单元；
[0021]权值设置子单元用于设置各种信息的判断权值，并将判断权值发送给处理子单元;
[0022]BP神经网络学习子单元用于接收处理子单元发送的决策值，并根据决策值对判断权值进行修正，将修正后的权值发送给权值设置子单元；
[0023]处理子单元用于从存储子单元中读取各种信息，从权值设置子单元中读取判断权值，根据判断权值以及各种信息生成确定充电单元的电力需求值、分布式发电单元发电量、分布式发电单元为充电单元供电的决策值；并将决策值发送到分布式发电单元、充电单元、储能单元、区域供电单元以及BP神经网络学习子单元。
[0024]本发明还提供一种基于微电网的充电、储能一体化的能源管理方法，其通过上述的基于微电网的充电、储能一体化的能源管理系统实现，依次包括如下步骤:
[0025]S1、主监控单元获取各种信息，各种信息包括分布式监控单元采集并发送的分布式发电单元的发电量信息，BMS单元采集并发送的储能单元的电力量存储信息，电负荷监控单元采集并发送的区域供电单元的电负荷信息，充电监控单元采集并发送的充电单元的充电粧运行状态信息、充电功率需求信息、充电模式信息，计量计费单元采集并发送的充电单元的电费计量信息，环境监控单元采集并发送的分布式发电单元的环境参数信息；
[0026]S2、主监控单元获取步骤SI中的各种信息，并生成确定充电单元的电力需求值、分布式发电单元发电量、分布式发电单元为充电单元供电的决策值；并将决策值发送到分布式发电单元、充电单元、储能单元、区域供电单元；
[0027]S3、判断充电单元的电力需求值是否得到分布式发电单元的满足，在充电单元的需求值得到满足时，跳转到步骤S9，在充电单元的需求值未得到满足时，跳转到步骤S4 ；
[0028]S4、判断区域供电单元的电负荷等级；在电负荷等级为I级时，跳转到步骤S5 ;在电负荷等级为2级时，跳转到步骤S6 ;在电负荷等级为3级时，跳转到步骤S7 ;
[0029]S5、区域供电单元暂停为充电单元供电；分布式发电单元为充电单元供电，如果充电单元供电仍有不足，则启动储能单元为充电单元供电；跳转到步骤S8 ；
[0030]S6、分布式发电单元、区域供电单元、储能单元按照优先顺序依次为充电单元供电；跳转到步骤S8 ；
[0031]S7、分布式发电单元、区域供电单元为充电单元供电；分布式发电单元、区域供电单元为储能单元充电；跳转到步骤S8 ；
[0032]S8、继续判断充电单元的电力需求是否仍有缺口 ；如果没有缺口，跳转到步骤S9 ;如有仍有缺口，限制充电单元中使用的充电粧的数量并限制充电粧的充电