一种电动汽车与电网互动安全调控方法及系统与流程

本发明涉及电动汽车与电网互动安全调控，尤其涉及一种电动汽车与电网互动安全调控方法及系统。

背景技术：

1、为满足越来越多的电动汽车出行需求，电动汽车充电设施建设在未来将迎来持续长期发展。目前电动汽车充电设备大多采用即时充电的方式，充电桩不能对电动汽车充电的时机和充电功率进行控制，而且部分电动汽车具备预约充电的功能，预约条件仅仅是基于车主用车考虑，并没有考虑上级配电网的运行情况，对于电网运行角度来说并没有按照最适合的方式和时间进行充电。随着电动汽车用户数量的增长，电动汽车规模化无序充电会进一步加剧电网的不确定性，恶化电力系统运行指标，导致居民负荷“峰上加峰”，迫使供电设备增容、扩容，并造成供电设备利用率下降，不利于电网的稳定、经济运行。

2、电动汽车具有优质的调节能力和巨大的调节潜力，如果能根据电力系统运行需要，适时适度开展车网互动，灵活调整电动汽车充放电功率、时段，可有效解决大规模电动汽车无序充电造成的配电网容量不足、局部重过载等问题，同时将发挥削峰填谷、阻塞缓解等作用，有力保障系统电力实时平衡和电网安全、经济、可靠运行。

3、目前国内外车网互动技术研究及试点应用已经广泛开展，通过有序充电方式或聚合参与电力市场的方式，验证了车网互动技术可行性。电动汽车参与电网调控的模式可分为用户自主响应、基于合同约定响应及基于电动汽车聚合响应三类。1)用户自主响应模式为用户受动态电价的影响，自主调节充电负荷，但是该模式下充电负荷调控的随机性和不确定性较大。2)基于合同约定响应模式通过电网公司或代理商与电动汽车用户签订协议，事先约定好参与需求响应项目的时间段、负荷量、激励方法及惩罚措施等。该模式下因每个电动汽车用户主体状况、素质以及具体合同内容等方面因素的影响，也将存在不能响应或部分响应的可能性。3)电动汽车聚合响应模式将大规模电动汽车响应进行聚合后整体参与电网互动调控，存在实施需求响应项目通信成本高、计算量大等问题。

4、总体而言，目前车网互动调控仍存在以下问题：

5、1)充电桩内部协议不一致，导致调控控制器通用性差、调控困难；

6、2)充电调控过程中调控指令等关键数据存在泄漏、被篡改等安全风险；

7、3)充电桩如何安全接入电网调度运行系统，从而实现电动汽车充电与电网运行的相互协调。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明提供了一种电动汽车与电网互动安全调控方法及系统，能够解决背景技术中提到的问题。

4、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案，一种电动汽车与电网互动安全调控方法，包括：

5、车网互动管控单元获取5g专用网络传输至的充电场站负荷调控指令，所述充电场站负荷调控指令由电网数据以及电动汽车充电数据获取；

6、车网互动管控单元采集台区负荷、充电桩状态数据，并通过5g专用网络上传至第一平台单元，同时对接收的调控指令进行分解，生成本地控制策略，并下发给充放电管控单元；

7、车网互动管控单元通过下发的本地控制策略控制充放电管控单元与充电桩进行通信、启停、调整充电输出功率。

8、作为本发明所述的电动汽车与电网互动安全调控系统的一种优选方案，其中：还包括，所述充电桩接收来自充放电管控单元的第一充电控制指令，同时通过5g通用网络接收来自充电运营商平台的第二充电控制指令，以两个充电控制指令中的功率较小者作为最终输出功率，所述第一充电控制指令由充放电管控单元根据车网互动管控单元下发的本地控制策略获取。

9、一种电动汽车与电网互动安全调控系统，其特征在于，包括：第一平台单元、第一通信单元、车网互动管控单元、充放电管控单元、充电运营商平台单元以及充电桩，

10、所述第一平台单元用于结合电网数据以及电动汽车充电数据获取充电场站负荷调控指令，当且仅当有局部或区域充放电调控需求时，计算生成充电场站负荷调控指令；

11、所述第一通信单元用于支撑各个单元的相互通信；

12、所述车网互动管控单元用于采集台区负荷、充电桩状态数据，并通过第一通信单元上传至所述第一平台单元，同时对接收的调控指令进行分解，生成本地控制策略，并下发给充放电管控单元；

13、所述充放电管控单元用于接收所述车网互动管控单元下发的本地控制策略，与充电桩进行通信，启停、调整充电输出功率；

14、所述充电运营商平台单元用于向充电桩传输第二充电控制指令；

15、所述充电桩用于接收来自充放电管控单元的第一充电控制指令，同时通过所述第一通信单元接收来自充电运营商平台的第二充电控制指令，根据两个充电控制指令中的功率较小者确定最终输出功率。

16、作为本发明所述的电动汽车与电网互动安全调控系统的一种优选方案，其中：所述车网互动管控单元包括：主控模块、加密模块、策略处理模块以及第二通信模块，

17、所述车网互动管控单元安装于台区变压器低压侧，通过第二通信模块与台区总表进行通信，获取台区负荷数据，根据台区负荷数据监测情况进行充电桩功率调整，同时通过第二通信模块实现充电桩状态采集和充电功率调整；

18、所述主控模块用于控制车网互动管控单元的整体运行，接收来自加密模块和策略处理模块的数据，根据预设算法和规则进行决策，生成本地控制策略并下发给充放电管控单元；

19、所述加密模块用于对充电场站负荷调控指令和本地控制策略进行加密处理，确保数据传输的安全性和保密性；

20、所述策略处理模块用于对接收的调控指令进行分解和解析，根据台区负荷数据和充电桩状态数据生成相应的本地控制策略；

21、所述第二通信模块包括5g、rs485、以太网、蓝牙、usb和载波无线双模通信，所述车网互动管控单元通过载波无线双模通信实现与所述充放电管控单元通信。

22、作为本发明所述的电动汽车与电网互动安全调控系统的一种优选方案，其中：所述充放电管控单元包括：存储模块、cpu处理器、第三通信模块、rtc模块、sd卡以及电源模块，

23、所述充放电管控单元安装于充电桩内部，通过对接充电桩的can总线接口，实现与充电桩的通信和控制；所述存储模块用于存储充放电管控单元的控制策略和相关数据；所述cpu处理器用于控制充放电管控单元的整体运行，接收来自第三通信模块的数据，根据预设算法和规则进行决策，生成相应的控制指令并下发给充电桩；

24、所述第三通信模块包括can、lin、modbus、蓝牙、wi-fi和zigbee通信方式，实现与充电桩的通信和控制；所述rtc模块用于实时时钟控制，确保充放电管控单元在断电情况下的正常运行；所述sd卡用于存储充放电管控单元的运行数据和故障信息；所述电源模块用于为充放电管控单元提供稳定的电源供应。

25、作为本发明所述的电动汽车与电网互动安全调控系统的一种优选方案，其中：所述充电桩包括：

26、当所述充电桩获取用户端插枪信号时，确认用户连接状态，并向用户端发送选择启动方式信号，所述充电桩响应于用户选择的启动方式进行启动充电；

27、当所述充电桩响应于用户选择的启动方式进行启动充电时，向所述充放电管控单元发送启动完成报文；

28、当所述充电桩响应于充放电管控单元下发的功率调节指令，并进行充电功率调节，同时向所述充放电管控单元发送功率调节待确认指令，等待用户发送停止充电指令或者所述充电桩自动停机后断开输出接触器，同时确认所述充放电管控单元发送至的停止状态确认指令，所述充电桩确认停止状态后，返回停止状态指令控制所述充放电管控单元结束充电。

29、作为本发明所述的电动汽车与电网互动安全调控系统的一种优选方案，其中：所述车网互动管控单元还包括：

30、所述车网互动管控单元接收来自充放电管控单元传输至的连接确认指令，确认车辆连接状态，并控制车辆启动充电，同时向所述充放电管控单元下发充电启动指令；

31、当所述车网互动管控单元获取到所述充放电管控单元发送的充电启动应答指令以及启动完成指令后，向所述充放电管控单元下发启动完成应答指令，控制所述充放电管控单元进行充电操作；

32、当所述车网互动管控单元向所述充放电管控单元下发停止充电指令后，所述充放电管控单元接受充电停止指令，当所述车网互动管控单元向所述充放电管控单元发送停止完成指令，此时所述充放电管控单元等待完成停机后，再向所述车网互动管控单元发送停止完成应答指令，所述车网互动管控单元响应于所述停止完成应答指令结束充电操作。

33、作为本发明所述的电动汽车与电网互动安全调控系统的一种优选方案，其中：还包括：所述充放电管控单元和充电桩上电后，二者通过心跳进行握手确认，所述车网互动管控单元和所述充放电管控单元上电后，二者通过心跳进行握手确认。

34、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的方法的步骤。

35、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的方法的步骤。

36、本发明的有益效果：本发明提出一种电动汽车与电网互动安全调控方法及系统，车网互动管控单元获取5g专用网络传输至的充电场站负荷调控指令，所述充电场站负荷调控指令由电网数据以及电动汽车充电数据获取；车网互动管控单元采集台区负荷、充电桩状态数据，并通过5g专用网络上传至第一平台单元，同时对接收的调控指令进行分解，生成本地控制策略，并下发给充放电管控单元；车网互动管控单元通过下发的本地控制策略控制充放电管控单元与充电桩进行通信、启停、调整充电输出功率。通过实施本发明，能够实现充电桩内部协议的一致性，提高调控控制器的通用性，降低调控难度；同时能够确保充电调控过程中关键数据的传输安全，防止数据泄漏和篡改；此外，通过将大规模电动汽车响应进行聚合后整体参与电网互动调控，能够降低实施需求响应项目通信成本和计算量。提高充电桩的通用性和安全性，降低通信成本和计算量，为车网互动技术的发展提供有力支持。

技术特征：

1.一种电动汽车与电网互动安全调控方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的电动汽车与电网互动安全调控系统，其特征在于，还包括：所述充电桩接收来自充放电管控单元的第一充电控制指令，同时通过5g通用网络接收来自充电运营商平台的第二充电控制指令，以两个充电控制指令中的功率较小者作为最终输出功率，所述第一充电控制指令由充放电管控单元根据车网互动管控单元下发的本地控制策略获取。

3.一种电动汽车与电网互动安全调控系统，其特征在于，包括：第一平台单元(100)、第一通信单元(200)、车网互动管控单元(300)、充放电管控单元(400)、充电运营商平台单元(500)以及充电桩(600)，

4.如权利要求3所述的电动汽车与电网互动安全调控系统，其特征在于，所述车网互动管控单元(300)包括：主控模块(301)、加密模块(302)、策略处理模块(303)以及第二通信模块(304)，

5.如权利要求4所述的电动汽车与电网互动安全调控系统，其特征在于，所述充放电管控单元(400)包括：存储模块(401)、cpu处理器(402)、第三通信模块(403)、rtc模块(404)、sd卡(405)以及电源模块(406)，

6.如权利要求5所述的电动汽车与电网互动安全调控系统，其特征在于，所述充电桩(600)包括：

7.如权利要求6所述的电动汽车与电网互动安全调控系统，其特征在于，所述车网互动管控单元(300)还包括：

8.如权利要求7所述的电动汽车与电网互动安全调控系统，其特征在于，还包括：所述充放电管控单元(400)和充电桩(600)上电后，二者通过心跳进行握手确认，所述车网互动管控单元(300)和所述充放电管控单元(400上电后，二者通过心跳进行握手确认。

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至2中任一项所述的方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至2中任一项所述的方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种电动汽车与电网互动安全调控方法及系统包括，车网互动管控单元获取5G专用网络传输至的充电场站负荷调控指令，充电场站负荷调控指令由电网数据以及电动汽车充电数据获取；车网互动管控单元采集台区负荷、充电桩状态数据，并通过5G专用网络上传至第一平台单元，同时对接收的调控指令进行分解，生成本地控制策略，并下发给充放电管控单元；车网互动管控单元通过下发的本地控制策略控制充放电管控单元与充电桩进行通信、启停、调整充电输出功率。本发明能够提高充电桩的通用性和安全性，降低通信成本和计算量，为车网互动技术的发展提供有力支持。

技术研发人员：韩帅,吴宁,卢健斌,肖静,林锐,郭小璇,陈卫东,秦丽娟,凡华,孙乐平,潘连荣,张旻钰,吴晓锐
受保护的技术使用者：广西电网有限责任公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23