本發(fā)明屬于智能用電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種面向自動(dòng)需求響應(yīng)的智能充電柜及其控制方法。

背景技術(shù)：

需求響應(yīng)是需求側(cè)管理的重要技術(shù)手段，指用戶對價(jià)格或者機(jī)理信號(hào)做出響應(yīng)，并改變正常電力消費(fèi)模式，從而實(shí)現(xiàn)用電優(yōu)化和系統(tǒng)資源的綜合優(yōu)化配置。自動(dòng)需求響應(yīng)不存在任何的人工接入，通過接受價(jià)格或者激勵(lì)信號(hào)執(zhí)行需求響應(yīng)策略，當(dāng)用戶不愿接受這種響應(yīng)策略時(shí)也可以選擇退出。

現(xiàn)今，我國居民家庭用戶電動(dòng)代步工具種類越來越多。隨著國名生活水平的提高，電動(dòng)車，電動(dòng)三輪，電動(dòng)汽車，電平衡車等已經(jīng)成為人們出行中必不可缺的交通工具。隨著國民綠色消費(fèi)及出行意識(shí)的提高，電動(dòng)交通工具已經(jīng)逐步成為趨勢。蓄電池作為這些絕大多數(shù)電動(dòng)交通工具動(dòng)力的唯一來源，其充放電成為了每家每戶中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。為方便人們對電動(dòng)交通工具的快速充電，住宅小區(qū)都急需充電柜來滿足充電需求，如果充電柜能夠接受需求響應(yīng)事件并做出相應(yīng)的需求響應(yīng)，其對電網(wǎng)安全可靠的運(yùn)行提供了極大的幫助。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種面向自動(dòng)需求響應(yīng)的智能充電柜及其控制方法，利用智能充電柜在住宅小區(qū)中數(shù)量多，需求響應(yīng)資源豐富等特點(diǎn)，賦予傳統(tǒng)的充電柜接收需求響應(yīng)服務(wù)器發(fā)送的需求響應(yīng)事件信息，并根據(jù)內(nèi)置的需求響應(yīng)策略生成模塊，生成對智能充電柜及其內(nèi)部多個(gè)蓄電池的運(yùn)行調(diào)控命令。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種面向自動(dòng)需求響應(yīng)的智能充電柜，所述智能充電柜包括用電信息監(jiān)測模塊、用戶交互模塊、充放電控制模塊和需求響應(yīng)策略生成模塊；所述用電信息監(jiān)測模塊、用戶交互模塊和充放電控制模塊分別與需求響應(yīng)策略生成模塊連接。

所述用電信息監(jiān)測模塊監(jiān)測蓄電池的充電功率以及用戶選擇的充電模式，并將所監(jiān)測到的蓄電池的充電功率以及用戶選擇的充電模式傳輸給需求響應(yīng)策略生成模塊。

所述需求響應(yīng)策略生成模塊接收來自于需求響應(yīng)服務(wù)器的需求響應(yīng)事件信息，生成針對各個(gè)用戶所使用蓄電池的運(yùn)行調(diào)控命令，并將運(yùn)行控制命令發(fā)送給充放電控制模塊。

所述充放電控制模塊接收并執(zhí)行需求響應(yīng)策略生成模塊發(fā)送的運(yùn)行調(diào)控命令，實(shí)現(xiàn)對蓄電池進(jìn)行充放電控制。

所述用戶交互模塊根據(jù)用戶選擇的充電模式實(shí)現(xiàn)用戶與智能充電柜之間的信息交互。

本發(fā)明還提供一種面向自動(dòng)需求響應(yīng)的智能充電柜的控制方法，所述方法包括：

獲取需求響應(yīng)事件信息，并根據(jù)需求響應(yīng)事件信息計(jì)算需求響應(yīng)時(shí)間段，同時(shí)采集蓄電池的用電信息；

基于需求響應(yīng)時(shí)間段對蓄電池參與需求響應(yīng)的程度進(jìn)行劃分；

基于蓄電池的充電功率和容量確定需求響應(yīng)時(shí)間段和非需求響應(yīng)時(shí)間段蓄電池的最低恒定功率。

獲所述獲取需求響應(yīng)事件信息，并基于需求響應(yīng)事件信息得到需求響應(yīng)時(shí)間，同時(shí)采集蓄電池的用電信息具體包括：

獲取需求響應(yīng)事件信息，包括需求響應(yīng)開始時(shí)間T₁和需求響應(yīng)截止時(shí)間T₂；

根據(jù)需求響應(yīng)開始時(shí)間T₁和需求響應(yīng)截止時(shí)間T₂計(jì)算需求響應(yīng)時(shí)間段T₀＝T₂-T₁；

采集蓄電池的用電信息，包括距離用戶選擇使用蓄電池充電的時(shí)間T和快速充電模式下的充電時(shí)間L，且滿足T>T₀。

所述基于需求響應(yīng)時(shí)間T₀對蓄電池參與需求響應(yīng)的程度進(jìn)行劃分具體包括：

將蓄電池參與需求響應(yīng)的程度劃分為完全參與需求響應(yīng)和部分參與需求響應(yīng)兩種程度，如下式：

其中，level表示蓄電池參與需求響應(yīng)的程度，當(dāng)L＜T-T₀時(shí)，level取1，表明蓄電池完全參與需求響應(yīng)；當(dāng)T-T₀≤L<T時(shí)，level取0，表明蓄電池部分參與需求響應(yīng)。

所述基于蓄電池的充電功率和容量確定需求響應(yīng)時(shí)間段和非需求響應(yīng)時(shí)間段蓄電池的最低恒定功率包括：

基于蓄電池的充電功率和蓄電池的容量確定需求響應(yīng)時(shí)間段蓄電池的最低恒定功率：

level取1時(shí)，蓄電池完全參與需求響應(yīng)，需求響應(yīng)時(shí)間段內(nèi)蓄電池不需要進(jìn)行充電；

level取0時(shí)，蓄電池部分參與需求響應(yīng)，蓄電池若處于快速充電模式下，其需要的充電時(shí)間為T-L，且采用最低恒定功率P_m′_in進(jìn)行充電，P_m′_in表示為：

P_m′_in＝[P_max×(T-L)]/T₀ (2)

其中，P_max表示蓄電池的最大功率；

基于蓄電池的充電功率和蓄電池的容量確定非需求響應(yīng)時(shí)間段蓄電池的最低恒定功率：

level取0時(shí)，蓄電池部分參與需求響應(yīng)，非需求響應(yīng)時(shí)間段內(nèi)對蓄電池進(jìn)行快速充電；

level取1時(shí)，蓄電池完全參與需求響應(yīng)，蓄電池若處于快速充電模式下，其需要的充電時(shí)間為L，且采用最低恒定功率P″_min進(jìn)行充電，P″_min表示為：

P″_min＝[P_max×(T-L)]/T-T₀ (3)。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下有益效果：

1)本發(fā)明提供的面向自動(dòng)需求響應(yīng)的智能充電柜在智慧城市的大趨勢下實(shí)現(xiàn)了接收上級(jí)需求響應(yīng)服務(wù)器的需求響應(yīng)事件信息的功能，并設(shè)置了需求響應(yīng)策略生成模塊，從而實(shí)現(xiàn)了智能充電柜的自動(dòng)需求響應(yīng)；

2)本發(fā)明提供的面向自動(dòng)需求響應(yīng)的智能充電柜的控制方法實(shí)現(xiàn)了對智能充電柜最低恒定功率的控制，操作簡單，易于實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用廣泛。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例中面向自動(dòng)需求響應(yīng)的智能充電柜結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中面向自動(dòng)需求響應(yīng)的智能充電柜控制方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1，本實(shí)施例提供的面向自動(dòng)需求響應(yīng)的智能充電柜包括用電信息監(jiān)測模塊、用戶交互模塊、充放電控制模塊和需求響應(yīng)策略生成模塊；用電信息監(jiān)測模塊、用戶交互模塊和充放電控制模塊分別與需求響應(yīng)策略生成模塊連接。

用電信息監(jiān)測模塊監(jiān)測蓄電池的充電功率以及用戶選擇的充電模式，并將所監(jiān)測到的蓄電池的充電功率以及用戶選擇的充電模式傳輸給需求響應(yīng)策略生成模塊。需求響應(yīng)策略生成模塊接收來自于需求響應(yīng)服務(wù)器的需求響應(yīng)事件信息，生成針對各個(gè)用戶所使用蓄電池的運(yùn)行調(diào)控命令，并將運(yùn)行控制命令發(fā)送給充放電控制模塊。充放電控制模塊接收并執(zhí)行需求響應(yīng)策略生成模塊發(fā)送的運(yùn)行調(diào)控命令，實(shí)現(xiàn)對蓄電池進(jìn)行充放電控制。

用戶交互模塊根據(jù)用戶選擇的充電模式實(shí)現(xiàn)用戶與智能充電柜之間的信息交互。

本實(shí)施例還提供一種面向自動(dòng)需求響應(yīng)的智能充電柜的控制方法，該方法包括：

S101：獲取需求響應(yīng)事件信息，并根據(jù)需求響應(yīng)事件信息計(jì)算需求響應(yīng)時(shí)間段，同時(shí)采集蓄電池的用電信息；

S102：基于需求響應(yīng)時(shí)間段對蓄電池參與需求響應(yīng)的程度進(jìn)行劃分；

S103：基于蓄電池的充電功率和容量確定需求響應(yīng)時(shí)間段和非需求響應(yīng)時(shí)間段蓄電池的最低恒定功率。

S101中，獲所述獲取需求響應(yīng)事件信息，并基于需求響應(yīng)事件信息得到需求響應(yīng)時(shí)間，同時(shí)采集蓄電池的用電信息具體包括：

1)獲取需求響應(yīng)事件信息，包括需求響應(yīng)開始時(shí)間T₁和需求響應(yīng)截止時(shí)間T₂；

2)根據(jù)需求響應(yīng)開始時(shí)間T₁和需求響應(yīng)截止時(shí)間T₂計(jì)算需求響應(yīng)時(shí)間段T₀＝T₂-T₁；

3)采集蓄電池的用電信息，包括距離用戶選擇使用蓄電池充電的時(shí)間T和快速充電模式下的充電時(shí)間L，且滿足T>T₀。

S102中，基于需求響應(yīng)時(shí)間T₀對蓄電池參與需求響應(yīng)的程度進(jìn)行劃分具體包括：

將蓄電池參與需求響應(yīng)的程度劃分為完全參與需求響應(yīng)和部分參與需求響應(yīng)兩種程度，如下式：

其中，level表示蓄電池參與需求響應(yīng)的程度，當(dāng)L＜T-T₀時(shí)，level取1，表明蓄電池完全參與需求響應(yīng)；當(dāng)T-T₀≤L<T時(shí)，level取0，表明蓄電池部分參與需求響應(yīng)。

S103中，基于蓄電池的充電功率和容量確定需求響應(yīng)時(shí)間段和非需求響應(yīng)時(shí)間段蓄電池的最低恒定功率具體分為以下兩種情況：

1)基于蓄電池的充電功率和蓄電池的容量確定需求響應(yīng)時(shí)間段蓄電池的最低恒定功率：

level取1時(shí)，蓄電池完全參與需求響應(yīng)，需求響應(yīng)時(shí)間段內(nèi)蓄電池不需要進(jìn)行充電；

level取0時(shí)，蓄電池部分參與需求響應(yīng)，蓄電池若處于快速充電模式下，其需要的充電時(shí)間為T-L，且采用最低恒定功率P′_min進(jìn)行充電，P′_min表示為：

P′_min＝[P_max×(T-L)]/T₀ (2)

其中，P_max表示蓄電池的最大功率；

2)基于蓄電池的充電功率和蓄電池的容量確定非需求響應(yīng)時(shí)間段蓄電池的最低恒定功率：

level取0時(shí)，蓄電池部分參與需求響應(yīng)，非需求響應(yīng)時(shí)間段內(nèi)對蓄電池進(jìn)行快速充電；

level取1時(shí)，蓄電池完全參與需求響應(yīng)，蓄電池若處于快速充電模式下，其需要的充電時(shí)間為L，且采用最低恒定功率P″_min進(jìn)行充電，P″_min表示為：

P″_min＝[P_max×(T-L)]/T-T₀ (3)。

如圖2，面向自動(dòng)需求響應(yīng)的智能充電柜控制方法具體過程如下：

先設(shè)定蓄電池均最大恒功率為100W，需求響應(yīng)開始時(shí)間T₁為10：00，需求響應(yīng)結(jié)束時(shí)間T₂為10：30。假定目前智能充電柜里有兩個(gè)蓄電池，其中蓄電池1的距用戶使用的時(shí)間60分鐘(11：00)，以最大恒功率充電的時(shí)間為20分鐘；蓄電池2的據(jù)用戶使用的時(shí)間90(11：30)，以最大恒功率充電的時(shí)間為80分鐘。

S101：獲取需求響應(yīng)事件信息以及蓄電池的用電信息，具體如表1：

表1

表1給出了智能充電柜中蓄電池1與蓄電池2的需求響應(yīng)事件信息以用電信息。充電池聚合商接受上級(jí)需求響應(yīng)服務(wù)器發(fā)來的需求響應(yīng)事件信息，并將需求響應(yīng)事件信息下發(fā)給智能充電柜。智能充電柜接收到的需求響應(yīng)事件信息包括需求響應(yīng)開始時(shí)間T₁和需求響應(yīng)截止時(shí)間T₂。采集蓄電池的用電信息，包括距離用戶選擇使用蓄電池的時(shí)間T，快速(最大功率)充電模式下充電時(shí)間L；計(jì)算需求響應(yīng)時(shí)間段T0(T0<T)，有T₀＝T₂-T₁；

則蓄電池需求響應(yīng)時(shí)間段均為T₀＝T₂-T₁＝30mins。

S102：基于需求響應(yīng)時(shí)間段對蓄電池參與需求響應(yīng)的程度進(jìn)行劃分：

判斷蓄電池參與需求響應(yīng)的程度，劃分為完全參與需求響應(yīng)、部分參與需求響應(yīng)以及不參與需求響應(yīng)三種程度，如下式：

式中l(wèi)evel表示參與需求響應(yīng)程度，當(dāng)L<T-T₀，level取1，表明該電池完全參與需求響應(yīng)；當(dāng)T-T₀≤L＜T，level值為0，表明該電池部分參與需求響應(yīng)；

蓄電池需求響應(yīng)時(shí)間段T₀＝30mins，蓄電池1的距用戶使用的時(shí)間60分鐘(T＝60mins)，以最大恒功率充電的時(shí)間為20分鐘(L＝20mins)，則蓄電池1處于完全參與需求響應(yīng)，level取1；蓄電池2的距用戶使用的時(shí)間90分鐘(T＝90mins)，以最大恒功率充電的時(shí)間為80分鐘(L＝80mins)，則蓄電池1處于完全參與需求響應(yīng)level取0。

S103：基于蓄電池的充電功率和容量確定需求響應(yīng)時(shí)間段和非需求響應(yīng)時(shí)間段蓄電池的最低恒定功率：

1)基于蓄電池的充電功率和蓄電池的容量確定需求響應(yīng)時(shí)間段蓄電池的最低恒定功率：

level取1時(shí)，蓄電池完全參與需求響應(yīng)，需求響應(yīng)時(shí)間段內(nèi)蓄電池不需要進(jìn)行充電；

level取0時(shí)，蓄電池部分參與需求響應(yīng)，蓄電池若處于快速充電模式下，其需要的充電時(shí)間為T-L，且采用最低恒定功率P′_min進(jìn)行充電，P′_min表示為：

P′_min＝[P_max×(T-L)]/T₀

其中，P_max表示蓄電池的最大功率；

蓄電池1處于level取1階段，在需求響應(yīng)時(shí)間段里不需要對其進(jìn)行充電。蓄電池2處取于level取2階段，在已知P_max＝100W，T＝90mins，L＝80mins，T₀＝30mins下，有：

P′_min＝[P_max×(T－L)]/T₀＝[100×(90-80)]/30＝33.33W。

2)基于蓄電池的充電功率和蓄電池的容量確定非需求響應(yīng)時(shí)間段蓄電池的最低恒定功率：

level取0時(shí)，蓄電池部分參與需求響應(yīng)，非需求響應(yīng)時(shí)間段內(nèi)對蓄電池進(jìn)行快速充電；

level取1時(shí)，蓄電池完全參與需求響應(yīng)，蓄電池若處于快速充電模式下，其需要的充電時(shí)間為L，且采用最低恒定功率P″_min進(jìn)行充電，P″_min表示為：

P″_min＝[P_max×(T-L)]/T-T₀

蓄電池2處于level取2階段，在非需求響應(yīng)時(shí)間段的充電功率為最大功率P_max＝100W；蓄電池1處于level取1階段，已知，P_max＝100W，L＝20mins，T＝60mins，T₀＝30mins下，有：

P″_min＝(P_max×L)/(T－T₀)＝(100×20)/(60-30)＝66.66W。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員參照上述實(shí)施例依然可以對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。