專(zhuān)利名稱(chēng)：一種物聯(lián)網(wǎng)智能充電供電系統(tǒng)及其調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種物聯(lián)網(wǎng)智能充電供電系統(tǒng)及其調(diào)度方法，屬于物聯(lián)網(wǎng)智能電網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
物聯(lián)網(wǎng)中智能電網(wǎng)和綠色能源的利用是一個(gè)很重要的應(yīng)用領(lǐng)域，近幾年開(kāi)展的分時(shí)電價(jià)、無(wú)線(xiàn)充電、可充電電動(dòng)汽車(chē)、家庭生成電力供應(yīng)電網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)電力調(diào)度控制等研究項(xiàng)目正在被人們所熟悉，并逐步進(jìn)入應(yīng)用階段。如今有一些家庭或公司自身已經(jīng)擁有了可再生能源發(fā)電裝置，但是這些家庭或公司在充電用電供電調(diào)度方面還沒(méi)有進(jìn)行深入研究，缺少一種物聯(lián)網(wǎng)智能充電供電系統(tǒng)，不能充分利用自身?yè)碛械目稍偕茉窗l(fā)電裝置的優(yōu)勢(shì)，在自身?yè)碛械陌l(fā)電裝置生成的電力有盈余時(shí)不會(huì)利用大型蓄電池儲(chǔ)存能源，造成白白地浪費(fèi)了寶貴的電力，還有一些家庭或公司不懂得如何利用分時(shí)電價(jià)降低用電成本。目前針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)中智能電網(wǎng)和綠色能源的利用，必須研究一種物聯(lián)網(wǎng)智能充電供電調(diào)度方法，更科學(xué)更智能地管理電力，提高電力的使用效率，這將對(duì)節(jié)能減排具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了向具有綠色電力生成能力和能夠利用分時(shí)電價(jià)的家庭和公司提供一種簡(jiǎn)單易行、容易操作，成本低的物聯(lián)網(wǎng)智能充電供電系統(tǒng)及其調(diào)度方法。為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:提供一種物聯(lián)網(wǎng)智能充電供電系統(tǒng)，包括能源生成模塊A，控制模塊C，調(diào)度模塊D，監(jiān)測(cè)感知模塊S，蓄電池模塊B，用電負(fù)荷模塊U和智能電網(wǎng)輸出裝置；所述的能源生成模塊A用于生成電力，能源生成模塊A與控制模塊C連接，控制模塊C分別與蓄電池模塊B、用電負(fù)荷模塊U和智能電網(wǎng)輸出裝置連接，蓄電池模塊B中的大型蓄電池另設(shè)有放電專(zhuān)線(xiàn)與控制模塊C連接，用于將大型蓄電池中的電能逆向放電；所述的智能電網(wǎng)輸出裝置用于將可再生能源發(fā)電裝置生成的盈余電力以及將大型蓄電池中的電能逆向放電輸出給電網(wǎng)；所述的調(diào)度模塊D采用單片機(jī)構(gòu)成，存儲(chǔ)有充電供電調(diào)度策略軟件，調(diào)度模塊D與監(jiān)測(cè)感知模塊S之間采用有線(xiàn)通訊線(xiàn)連接或采用無(wú)線(xiàn)通訊，調(diào)度模塊D接收安裝在蓄電池模塊B和用電負(fù)荷模塊U中監(jiān)測(cè)感知模塊S的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，調(diào)度模塊D根據(jù)充電供電調(diào)度策略軟件或結(jié)合接收遠(yuǎn)程控制終端的調(diào)度指令向控制模塊C發(fā)送控制指令。所述的能源生成模塊A為可再生能源發(fā)電裝置Al和智能電網(wǎng)中具有分時(shí)電價(jià)的電力接入裝置A2。所述的控制模塊C設(shè)有局域通訊模塊C101,電力控制模塊C102,電力發(fā)射模塊C103 ;局域通訊模塊ClOl由通訊器件組成，用于與調(diào)度模塊D之間的通訊；電力控制模塊C102用于控制有線(xiàn)電力輸送電路的電力開(kāi)關(guān)開(kāi)通和閉合，負(fù)責(zé)控制對(duì)用電負(fù)荷模塊U的負(fù)荷供電，控制對(duì)蓄電池模塊B的蓄電池充電，控制盈余電力以及大型蓄電池的放電輸出；電力發(fā)射模塊C103用于無(wú)線(xiàn)電力的傳輸。
所述的監(jiān)測(cè)感知模塊S，設(shè)置有監(jiān)測(cè)模塊SlOl和局域通訊模塊S102 ;監(jiān)測(cè)模塊SlOl設(shè)有傳感器器件，局域通訊模塊S102由通訊器件組成，用于監(jiān)測(cè)感知模塊S與調(diào)度模塊D之間的通訊。所述的監(jiān)測(cè)感知模塊S與需要監(jiān)測(cè)的用電負(fù)荷、蓄電池為一對(duì)一配置，監(jiān)測(cè)感知模塊S安裝在需要監(jiān)測(cè)的用電負(fù)荷上則用于獲取該用電負(fù)荷當(dāng)前的狀況；監(jiān)測(cè)感知模塊S安裝在需要監(jiān)測(cè)的蓄電池上則用于獲取該蓄電池當(dāng)前的狀況。所述的調(diào)度模塊D的單片機(jī)內(nèi)設(shè)有局域通訊模塊D101，廣域通訊模塊D102和調(diào)度決策模塊D103，所述的局域通訊模塊DlOl用于與監(jiān)測(cè)感知模塊S、控制模塊C之間的局域通訊；廣域通訊模塊D102用于接收分時(shí)電價(jià)信息，以及與遠(yuǎn)程控制終端之間的通訊；調(diào)度決策模塊D103設(shè)有運(yùn)算和存儲(chǔ)器件，存儲(chǔ)有充電供電調(diào)度策略軟件，并根據(jù)接收的信息，生成指揮控制模塊C的指令。本發(fā)明還提供一種應(yīng)用上述物聯(lián)網(wǎng)智能充電供電系統(tǒng)的調(diào)度方法，按如下步驟執(zhí)行:
①啟動(dòng)能源生成模塊A，對(duì)于自身?yè)碛锌稍偕茉窗l(fā)電裝置Al的家庭或公司首先選擇可再生能源發(fā)電裝置Al生成電力；
②啟動(dòng)發(fā)電裝置后，系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)感知模塊S中的監(jiān)測(cè)模塊SlOl自動(dòng)開(kāi)始運(yùn)行，監(jiān)測(cè)當(dāng)前用電負(fù)荷模塊U中各用電負(fù)荷數(shù)量及總功率，監(jiān)測(cè)蓄電池模塊B中需要充電的蓄電池?cái)?shù)量及狀態(tài)，安裝在各用電負(fù)荷上的監(jiān)測(cè)模塊獲取當(dāng)前各用電負(fù)荷用電狀態(tài)和用電需求相關(guān)信息，安裝在各蓄電池上的監(jiān)測(cè)模塊獲取當(dāng)前需要充電的各蓄電池的電池剩余電量、所需充電時(shí)間及重要性的信息；
③監(jiān)測(cè)模塊SlOl將監(jiān)測(cè)獲取的信息傳送給調(diào)度模塊D，調(diào)度模塊D通過(guò)局域通訊模塊DlOl接收信息，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在調(diào)度決策模塊D103中；
④調(diào)度決策模塊D103根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，第一輪對(duì)各用電負(fù)荷進(jìn)行重要性計(jì)算和排序，也對(duì)各待充電蓄電池進(jìn)行重要性計(jì)算和排序，根據(jù)排序結(jié)果選擇重要性大、排序在前的NI個(gè)用電負(fù)荷或蓄電池同時(shí)進(jìn)行供電或充電；調(diào)度決策模塊D103對(duì)充電供電采用動(dòng)態(tài)調(diào)度，設(shè)定一個(gè)調(diào)度周期Tl，每隔I個(gè)周期，通過(guò)監(jiān)測(cè)感知模塊S再次獲取當(dāng)前各個(gè)被監(jiān)測(cè)用電負(fù)荷以及蓄電池的基本情況，重新確定其重要性，再次進(jìn)行重要性排序；調(diào)度決策模塊D103將最終的調(diào)度指令發(fā)送給電力控制模塊C102，控制電力開(kāi)關(guān)的開(kāi)通和閉合；
⑤當(dāng)NI個(gè)用電負(fù)荷或蓄電池的功率需求總和未超過(guò)可再生能源發(fā)電裝置Al生成的電力，則通過(guò)控制模塊C將盈余電力供給大型蓄電池充電；若電網(wǎng)實(shí)行3種價(jià)格，就將低谷供電低價(jià)設(shè)為閾值Thl，高峰供電高價(jià)設(shè)為閾值Th2，電網(wǎng)收購(gòu)價(jià)設(shè)為閾值Th3 ;若當(dāng)前電力收購(gòu)電價(jià)等于或高于閾值Th3時(shí)，則將盈余電力和大型蓄電池放電產(chǎn)生的電力輸送給電網(wǎng)或電網(wǎng)的其他用戶(hù)，即調(diào)度模塊D發(fā)指令給控制模塊C，開(kāi)通大型蓄電池的放電專(zhuān)線(xiàn)，盈余電力以及大型蓄電池的放電電力通過(guò)智能電網(wǎng)輸出裝置輸出電力；
⑥若NI個(gè)用電負(fù)荷或蓄電池的功率需求總和已經(jīng)超過(guò)可再生能源發(fā)電裝置Al生成電力的供給量，則啟動(dòng)智能電網(wǎng)中具有分時(shí)電價(jià)的電力接入裝置A2 ;并根據(jù)當(dāng)前電價(jià)調(diào)度供電或充電；
⑦若當(dāng)前電價(jià)低于或等于閾值Thl，則繼續(xù)為NI個(gè)用電負(fù)荷或蓄電池供電或充電，但調(diào)整調(diào)度頻率和用電負(fù)荷或蓄電池?cái)?shù)量，每隔一個(gè)周期T2，通過(guò)監(jiān)測(cè)感知模塊S獲取當(dāng)前各個(gè)被監(jiān)測(cè)用電負(fù)荷以及蓄電池的基本情況，實(shí)行動(dòng)態(tài)調(diào)度，即動(dòng)態(tài)地確定用電負(fù)荷以及待充電蓄電池的重要性，對(duì)重要性進(jìn)行排序，調(diào)度決策模塊D103向電力控制模塊C102發(fā)送控制指令，對(duì)重要性大的、排序在前的N2個(gè)用電負(fù)荷或蓄電池；
⑧若當(dāng)前電價(jià)等于或高于閾值Th2，則停止向大型蓄電池充電，反之大型蓄電池開(kāi)始放電，為本公司供電；同時(shí)調(diào)整調(diào)度頻率和用電負(fù)荷或蓄電池?cái)?shù)量，每隔一個(gè)周期T3，同樣通過(guò)監(jiān)測(cè)獲取當(dāng)前各個(gè)用電負(fù)荷以及蓄電池的基本情況，然后確定重要性及進(jìn)行排序，對(duì)重要性大的、排序在前的N3個(gè)用電負(fù)荷或蓄電池進(jìn)行供電或充電。本發(fā)明所述的監(jiān)測(cè)模塊SlOl與局域通訊模塊DlOl之間傳送信息，信息的傳送采用無(wú)線(xiàn)通訊方式或有線(xiàn)通訊方式。本發(fā)明所述的通過(guò)控制模塊C向蓄電池充電,充電電力傳輸米用有線(xiàn)傳輸方式或無(wú)線(xiàn)傳輸方式，采用無(wú)線(xiàn)電力傳輸時(shí)，開(kāi)啟電力發(fā)射模塊C103進(jìn)行無(wú)線(xiàn)電力的傳輸。本發(fā)明的一種物聯(lián)網(wǎng)智能充電系統(tǒng)及其調(diào)度方法具有如下積極效果:
1.本方法可以綜合利用智能電網(wǎng)的技術(shù)趨勢(shì)，如太陽(yáng)能或者風(fēng)能發(fā)電，分時(shí)電價(jià)，無(wú)線(xiàn)電力調(diào)度，無(wú)線(xiàn)充電，電動(dòng)汽車(chē)蓄電池充電，電力上傳等技術(shù)，本方法簡(jiǎn)單易行，控制方法和控制架構(gòu)容易擴(kuò)展，可以減少能源消耗，提高能源的利用率。2.本方法具有通用性，可用于家庭和公司的電力充電和供電的智能調(diào)度，可以用于物聯(lián)網(wǎng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、嵌入式系統(tǒng)等裝置中，通過(guò)軟硬件結(jié)合實(shí)現(xiàn)。


圖1為本發(fā)明一種物聯(lián)網(wǎng)智能充電供電系統(tǒng)及其電力和有線(xiàn)通訊連接示意圖。上述圖中:實(shí)線(xiàn)的連接線(xiàn)為電力傳輸線(xiàn)，虛線(xiàn)的連接線(xiàn)為通訊傳輸線(xiàn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。實(shí)施例1:本發(fā)明提供一種物聯(lián)網(wǎng)智能充電供電系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括能源生成模塊A，控制模塊C，調(diào)度模塊D，監(jiān)測(cè)感知模塊S，蓄電池模塊B，用電負(fù)荷模塊U和智能電網(wǎng)輸出裝置；所述的能源生成模塊A用于生成電力，能源生成模塊A與控制模塊C間的電力通過(guò)有線(xiàn)連接傳輸，控制模塊C分別與蓄電池模塊B、用電負(fù)荷模塊U和智能電網(wǎng)輸出裝置有線(xiàn)連接，蓄電池模塊B中的大型蓄電池另設(shè)有放電專(zhuān)線(xiàn)與控制模塊C連接，用于將大型蓄電池中的電能逆向放電；所述的智能電網(wǎng)輸出裝置用于將有盈余的電能或者將大型蓄電池中的電能逆向放電輸送給電網(wǎng)或其他用戶(hù)；所述的調(diào)度模塊D與監(jiān)測(cè)感知模塊S之間通過(guò)有線(xiàn)通訊線(xiàn)連接，調(diào)度模塊D接收安裝在蓄電池模塊B和用電負(fù)荷模塊U中監(jiān)測(cè)感知模塊S的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，調(diào)度模塊D根據(jù)充電供電調(diào)度策略軟件或結(jié)合接收遠(yuǎn)程控制終端的調(diào)度指令向控制模塊C發(fā)送控制指令。下面對(duì)本發(fā)明系統(tǒng)中的部分模塊作詳述:
(I)、能源生成模塊A包括:可再生能源發(fā)電裝置Al和智能電網(wǎng)中具有分時(shí)電價(jià)的電力接入裝置A2?？稍偕茉窗l(fā)電裝置Al如太陽(yáng)能發(fā)電裝置、風(fēng)能發(fā)電裝置等。太陽(yáng)能發(fā)電裝置由太陽(yáng)能電池組件組成的光伏方陣、太陽(yáng)能充放電控制器、蓄電池組、離網(wǎng)型逆變器構(gòu)成。光伏方陣在有光照的情況下將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，通過(guò)太陽(yáng)能充放電控制器給負(fù)載供電，同時(shí)給蓄電池組充電；在無(wú)光照時(shí)，通過(guò)太陽(yáng)能充放電控制器由蓄電池組給直流負(fù)載供電，同時(shí)蓄電池還要直接給獨(dú)立逆變器供電，通過(guò)獨(dú)立逆變器逆變成交流電，給交流負(fù)載供電。⑵、蓄電池模塊B包括:用于智能終端供電的小型充電電池，如智能手機(jī)充電電池、平板電腦充電電池、傳感器節(jié)點(diǎn)充電電池、RFID節(jié)點(diǎn)充電電池、嵌入式系統(tǒng)充電電池；用于電動(dòng)汽車(chē)充電蓄電池；用于家庭、公司用的蓄電池，用于整個(gè)用電單元的大型蓄電池
坐寸ο⑶控制模塊C設(shè)有:局域通訊模塊C101，電力控制模塊C102和電力發(fā)射模塊C103，局域通訊模塊ClOl用于與調(diào)度模塊D之間的通訊；電力控制模塊C102用于控制有線(xiàn)電力輸送開(kāi)關(guān)電路的接通和斷開(kāi)，負(fù)責(zé)控制對(duì)用電負(fù)荷的供電，控制對(duì)蓄電池模塊B的蓄電池充電，以及控制大型蓄電池通過(guò)智能電網(wǎng)輸出裝置的放電給電網(wǎng)或者向其他客戶(hù)供電；當(dāng)使用無(wú)線(xiàn)電力充電時(shí)，啟用電力發(fā)射模塊C103用于無(wú)線(xiàn)電力的傳輸。(4)、監(jiān)測(cè)感知模塊S設(shè)置有:監(jiān)測(cè)模塊SlOl和局域通訊模塊S102 ;監(jiān)測(cè)模塊SlOl設(shè)有傳感器器件，局域通訊模塊S102用于監(jiān)測(cè)感知模塊S與調(diào)度模塊D間的通訊。監(jiān)測(cè)感知模塊S與需要監(jiān)測(cè)的用電負(fù)荷、需要充電的蓄電池為一對(duì)一配置，安裝在需要監(jiān)測(cè)的用電負(fù)荷上則用于獲取該用 電負(fù)荷當(dāng)前的狀況；安裝在需要監(jiān)測(cè)的蓄電池上則用于獲取該蓄電池當(dāng)前的狀況，包括需要充電的蓄電池?cái)?shù)量，每個(gè)電池的剩余電量，需要充電的時(shí)間。(5)、調(diào)度模塊D的單片機(jī)內(nèi)設(shè)有:局域通訊模塊D101，廣域通訊模塊D102和調(diào)度決策模塊D103，所述的局域通訊模塊DlOl用于與監(jiān)測(cè)感知模塊S、控制模塊C之間的局域通訊；廣域通訊模塊D102用于接收分時(shí)電價(jià)信息，以及與遠(yuǎn)程控制終端之間的廣域通訊，接收遠(yuǎn)程控制終端的決策指令，遠(yuǎn)程控制終端為智能手機(jī)或者智能平板電腦；調(diào)度決策模塊D103由運(yùn)算和存儲(chǔ)器件組成，存儲(chǔ)有根據(jù)調(diào)度方法編寫(xiě)的充電供電調(diào)度策略軟件，并根據(jù)接收的信息，自動(dòng)生成指揮控制模塊C的指令；遠(yuǎn)程控制終端在系統(tǒng)中僅是可選單元，但能夠給調(diào)度決策模塊D103發(fā)送調(diào)度控制指令。實(shí)施例2:某公司應(yīng)用本發(fā)明提供的一種物聯(lián)網(wǎng)智能充電供電系統(tǒng)調(diào)度方法，按如下步驟執(zhí)行:
①啟動(dòng)能源生成模塊A，首先選擇該公司自身?yè)碛械奶?yáng)能發(fā)電裝置生成電力。②啟動(dòng)太陽(yáng)能發(fā)電裝置后，系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)感知模塊S中的監(jiān)測(cè)模塊SlOl自動(dòng)開(kāi)始運(yùn)行，安裝在各個(gè)用電負(fù)荷中的監(jiān)測(cè)模塊SlOl獲取當(dāng)前各用電負(fù)荷用電狀態(tài)，包括監(jiān)測(cè)當(dāng)前用電負(fù)荷模塊U中各種用電負(fù)荷的總數(shù)、總功率，如采用監(jiān)測(cè)感知模塊Sml監(jiān)測(cè)用電負(fù)荷Ul開(kāi)水器、監(jiān)測(cè)感知模塊Sm2監(jiān)測(cè)U2空調(diào)、…和監(jiān)測(cè)感知模塊Smm監(jiān)測(cè)Um電燈；安裝在蓄電池模塊B中的監(jiān)測(cè)感知模塊中的監(jiān)測(cè)模塊獲取當(dāng)前需要充電的各種蓄電池的總數(shù)量、各電池剩余電量、所需充電時(shí)間及重要性的信息，如采用監(jiān)測(cè)感知模塊SI監(jiān)測(cè)智能終端蓄電池BI，監(jiān)測(cè)感知模塊S2監(jiān)測(cè)電動(dòng)汽車(chē)蓄電池B2，…和監(jiān)測(cè)感知模塊Sn監(jiān)測(cè)大型蓄電池Bn。③監(jiān)測(cè)模塊SlOl通過(guò)局域通訊模塊S102將監(jiān)測(cè)獲取的信息傳送給調(diào)度模塊D，調(diào)度模塊D通過(guò)局域通訊模塊DlOl接收信息，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在調(diào)度決策模塊D103中。④調(diào)度決策模塊D103根據(jù)獲得的信息，對(duì)各用電負(fù)荷的重要性進(jìn)行第一輪排序，同時(shí)對(duì)各待充電蓄電池的重要性也進(jìn)行排序，根據(jù)排序結(jié)果選擇重要性大、排序在前的NI個(gè)用電負(fù)荷或蓄電池同時(shí)進(jìn)行供電或充電，如NI為93個(gè)；調(diào)度決策模塊D103對(duì)充電供電采用動(dòng)態(tài)調(diào)度，結(jié)合該公司具體的情況，如設(shè)定一個(gè)調(diào)度周期Tl為3小時(shí)，這樣每隔3小時(shí)，通過(guò)監(jiān)測(cè)感知模塊S再次獲取當(dāng)前各個(gè)被監(jiān)測(cè)用電負(fù)荷以及蓄電池的基本情況，確定用電負(fù)荷以及待充電蓄電池的重要性，再次對(duì)重要性進(jìn)行排序。⑤當(dāng)?shù)谝惠?3個(gè)用電負(fù)荷或蓄電池的功率需求總和未超過(guò)太陽(yáng)能發(fā)電裝置生成的電力時(shí)，則將盈余電力供給大型蓄電池充電。若當(dāng)前電網(wǎng)收購(gòu)價(jià)等于或高于電價(jià)閾值Th3，如0.7元/度，則讓大型蓄電池放電以及將太陽(yáng)能發(fā)電裝置生成的盈余電力通過(guò)智能電網(wǎng)輸出裝置將電力賣(mài)給電網(wǎng)。⑥當(dāng)太陽(yáng)光減弱了，太陽(yáng)能發(fā)電裝置生成的電力少了，第一輪93個(gè)用電負(fù)荷或蓄電池的功率需求總和已經(jīng)超過(guò)太陽(yáng)能發(fā)電裝置生成電力的供給量，則啟動(dòng)智能電網(wǎng)中具有分時(shí)電價(jià)的電力接入裝置A2，并根據(jù)當(dāng)前的電價(jià)來(lái)調(diào)度供電或充電。⑦若當(dāng)前電價(jià)低于或等于電價(jià)閾值Thl，如Thl=0.5元/度，則繼續(xù)為93個(gè)用電負(fù)荷或蓄電池供電或充電，繼續(xù)為大型蓄電池充電，但適當(dāng)延長(zhǎng)電力調(diào)度的周期T2，調(diào)整用電負(fù)荷或蓄電池?cái)?shù)量，如設(shè)T2為4小時(shí)，這樣每隔4小時(shí)，通過(guò)監(jiān)測(cè)感知模塊S再次監(jiān)測(cè)當(dāng)前各個(gè)被監(jiān)測(cè)用電負(fù)荷以及蓄電池的基本情況，調(diào)度決策模塊D103再次對(duì)用電負(fù)荷以及蓄電池的重要性進(jìn)行排序，排序后調(diào)度模塊D向電力控制模塊C102發(fā)控制指令，電力控制模塊C102對(duì)重要性大、排序在前的N2=67個(gè)用電負(fù)荷或蓄電池進(jìn)行供電或充電。⑧若當(dāng)前電價(jià)等于或高于閾值Th2，如0.8元/度，則停止向大型蓄電池充電，反之大型蓄電池開(kāi)始放電，為本公司供電；同時(shí)適當(dāng)選擇較短的調(diào)度周期，如T3=2小時(shí)，增加調(diào)度頻率，每隔2小時(shí)，同樣通過(guò)監(jiān)測(cè)感知模塊S獲取當(dāng)前各個(gè)被監(jiān)測(cè)蓄電池以及用電負(fù)荷的基本情況，然后確定重要性及進(jìn)行排序，調(diào)度模塊D向控制模塊C發(fā)控制指令，電力控制模塊C102對(duì)重要性大、排序在前的Ν3=54個(gè)用電負(fù)荷或蓄電池進(jìn)行供電或充電。本實(shí)施例中能源生成模塊A與控制模塊C之間，控制模塊C與用電負(fù)載模塊U之間，控制模塊C與智能電網(wǎng)輸出裝置之間的電力傳輸均采用有線(xiàn)傳輸方式，控制模塊C與蓄電池模塊B之間電力傳輸采用無(wú)線(xiàn)傳輸方式，監(jiān)測(cè)感知模塊S和調(diào)度模塊D以及控制模塊C與調(diào)度模塊D之間的通訊傳輸采用無(wú)線(xiàn)通訊方式。本實(shí)施例中監(jiān)測(cè)感知模塊S監(jiān)測(cè)并獲取需監(jiān)測(cè)的蓄電池的基本情況，如當(dāng)前剩余電量，電池是否立刻要使用，這些因素在重要性排序中起作用，剩余電量的監(jiān)測(cè)也可避免對(duì)蓄電池不必要的充電而導(dǎo)致對(duì)蓄電池壽命的損害。監(jiān)測(cè)感知模塊S可獲取需監(jiān)測(cè)的用電負(fù)荷的基本情況，如使用空調(diào)時(shí)室內(nèi)的溫度，開(kāi)水器中當(dāng)前水溫等，關(guān)系到電力使用的迫切性，這些因素將在重要性排序中起作用。本實(shí)施例中調(diào)度模塊D接收智能電網(wǎng)分時(shí)電價(jià)信息，也可以通過(guò)廣域通訊模塊D102接收來(lái)自遠(yuǎn)程控制終端的指令，直接給出重要性排序以及供電調(diào)度策略，確定需要充電的蓄電池以及需要供電的用電負(fù)荷，這些在調(diào)度決策模塊D103中完成，然后通過(guò)廣域通訊模塊D102發(fā)送控制指令給控制模塊C，從而對(duì)充電和供電進(jìn)行調(diào)度。本實(shí)施例中對(duì)重要性排序的依據(jù)和方法如下:
排序算法根據(jù)權(quán)重設(shè)定，權(quán)重設(shè)定的因素包括:蓄電池所連接電器的重要性、該電池是否馬上要被使用，該電池的目前使用壽命，該電池的剩余電量。另外用電負(fù)荷是否需要馬上使用，用電負(fù)荷的耗電功率等，通過(guò)對(duì)上述確定因素進(jìn)行有權(quán)重的計(jì)分，然后統(tǒng)計(jì)總分，最后進(jìn)行排序。
排序也可以根據(jù)遠(yuǎn)程控制終端的指令直接進(jìn)行設(shè)定。一種情況是遠(yuǎn)程控制終端是智能手機(jī)或者智能平板電腦，監(jiān)測(cè)感知模塊S將監(jiān)測(cè)結(jié)果通過(guò)廣域通訊模塊D102傳遞給遠(yuǎn)程控制終端，遠(yuǎn)程控制終端可以設(shè)定一些調(diào)度模式，回傳給廣域通訊模塊D102，調(diào)度決策模塊D103獲取上述信息，調(diào)度決策模塊D103結(jié)合遠(yuǎn)程控制終端的指令與監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行排序，得到應(yīng)充電的蓄電池和應(yīng)供電的用電負(fù)荷的列表和具體電力分配方法，實(shí)現(xiàn)有遠(yuǎn)程干預(yù)的半自動(dòng)電力調(diào)度，然后經(jīng)過(guò)調(diào)度模塊D傳遞給控制模塊C，控制模塊C根據(jù)指令執(zhí)行電力開(kāi)關(guān)的開(kāi)通和閉合。另一種情況是遠(yuǎn)程控制終端，如智能手機(jī)或平板電腦的持有者，是公司的領(lǐng)導(dǎo)者，出于對(duì)重要性特殊因素的處理，通過(guò)廣域通訊模塊D102接收監(jiān)測(cè)感知模塊S監(jiān)測(cè)的結(jié)果，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果的重要性排序，或者直接根據(jù)自己的考慮給出重要性排序，通過(guò)安裝在智能手機(jī)或平板電腦，給出應(yīng)充電的蓄電池和應(yīng)供電的用電負(fù)荷的列表和具體電力分配方法，即有遠(yuǎn)程干預(yù)的人為電力調(diào)度，然后經(jīng)過(guò)廣域通訊模塊D102，傳遞給調(diào)度決策模塊D103，調(diào)度決策模塊D103生成指揮控制模塊C的指令，控制模塊C根據(jù)這些指令決定電力開(kāi)關(guān)的開(kāi)通和閉合。
權(quán)利要求
1.一種物聯(lián)網(wǎng)智能充電供電系統(tǒng)，其特征在于:包括能源生成模塊A，控制模塊C，調(diào)度模塊D，監(jiān)測(cè)感知模塊S，蓄電池模塊B，用電負(fù)荷模塊U和智能電網(wǎng)輸出裝置；所述的能源生成模塊A用于生成電力，能源生成模塊A與控制模塊C連接，控制模塊C分別與蓄電池模塊B、用電負(fù)荷模塊U和智能電網(wǎng)輸出裝置連接，蓄電池模塊B中的大型蓄電池另設(shè)有放電專(zhuān)線(xiàn)與控制模塊C連接，用于將大型蓄電池中的電能逆向放電；所述的智能電網(wǎng)輸出裝置用于將可再生能源發(fā)電裝置生成的盈余電力以及將大型蓄電池中的電能逆向放電輸出給電網(wǎng)；所述的調(diào)度模塊D采用單片機(jī)構(gòu)成，存儲(chǔ)有充電供電調(diào)度策略軟件，調(diào)度模塊D與監(jiān)測(cè)感知模塊S之間采用有線(xiàn)通訊線(xiàn)連接或采用無(wú)線(xiàn)通訊，調(diào)度模塊D接收安裝在蓄電池模塊B和用電負(fù)荷模塊U中監(jiān)測(cè)感知模塊S的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，調(diào)度模塊D根據(jù)充電供電調(diào)度策略軟件或結(jié)合接收遠(yuǎn)程控制終端的調(diào)度指令向控制模塊C發(fā)送控制指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種物聯(lián)網(wǎng)智能充電供電系統(tǒng)，其特征在于:所述的能源生成模塊A為可再生能源發(fā)電裝置Al和智能電網(wǎng)中具有分時(shí)電價(jià)的電力接入裝置A2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種物聯(lián)網(wǎng)智能充電供電系統(tǒng)，其特征在于:所述的控制模塊C設(shè)有局域通訊模塊ClOl，電力控制模塊C102，電力發(fā)射模塊C103 ;局域通訊模塊ClOl由通訊器件組成，用于與調(diào)度模塊D之間的通訊；電力控制模塊C102用于控制有線(xiàn)電力輸送電路的電力開(kāi)關(guān)開(kāi)通和閉合，負(fù)責(zé)控制對(duì)用電負(fù)荷模塊U的負(fù)荷供電，控制對(duì)蓄電池模塊B的蓄電池充電，控制盈余電力以及大型蓄電池的放電輸出；電力發(fā)射模塊C103用于無(wú)線(xiàn)電力的傳輸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種物聯(lián)網(wǎng)智能充電供電系統(tǒng)，其特征在于:所述的監(jiān)測(cè)感知模塊S設(shè)置有監(jiān)測(cè)模塊SlOl和局域通訊模塊S102 ;監(jiān)測(cè)模塊SlOl設(shè)有傳感器器件，局域通訊模塊S102由通訊器件組成，用于監(jiān)測(cè)感知模塊S與調(diào)度模塊D之間的通訊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種物聯(lián)網(wǎng)智能充電供電系統(tǒng)，其特征在于:所述的監(jiān)測(cè)感知模塊S與需要監(jiān)測(cè)的用電負(fù)荷、蓄電池為一對(duì)一配置，監(jiān)測(cè)感知模塊S安裝在需要監(jiān)測(cè)的用電負(fù)荷上則用于獲取該用電負(fù)荷當(dāng)前的狀況；監(jiān)測(cè)感知模塊S安裝在需要監(jiān)測(cè)的蓄電池上則用于獲取該蓄電池當(dāng)前的狀`況。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種物聯(lián)網(wǎng)智能充電供電系統(tǒng)，其特征在于:所述的調(diào)度模塊D的單片機(jī)內(nèi)設(shè)有局域通訊模塊DlOl，廣域通訊模塊D102和調(diào)度決策模塊D103，所述的局域通訊模塊DlOl用于與監(jiān)測(cè)感知模塊S、控制模塊C之間的局域通訊；廣域通訊模塊D102用于接收分時(shí)電價(jià)信息，以及與遠(yuǎn)程控制終端之間的通訊；調(diào)度決策模塊D103設(shè)有運(yùn)算和存儲(chǔ)器件，存儲(chǔ)有充電供電調(diào)度策略軟件，并根據(jù)接收的信息，生成指揮控制模塊C的指令。
7.一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述物聯(lián)網(wǎng)智能充電供電系統(tǒng)的調(diào)度方法，其特征在于:按如下步驟執(zhí)行: ①啟動(dòng)能源生成模塊A，對(duì)于自身?yè)碛锌稍偕茉窗l(fā)電裝置Al的家庭或公司首先選擇可再生能源發(fā)電裝置Al生成電力； ②啟動(dòng)發(fā)電裝置后，系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)感知模塊S中的監(jiān)測(cè)模塊SlOl自動(dòng)開(kāi)始運(yùn)行，監(jiān)測(cè)當(dāng)前用電負(fù)荷模塊U中各用電負(fù)荷數(shù)量及總功率，監(jiān)測(cè)蓄電池模塊B中需要充電的蓄電池?cái)?shù)量及狀態(tài)，安裝在各用電負(fù)荷上的監(jiān)測(cè)模塊獲取當(dāng)前各用電負(fù)荷用電狀態(tài)和用電需求相關(guān)信息，安裝在各蓄電池上的監(jiān)測(cè)模塊獲取當(dāng)前需要充電的各蓄電池的電池剩余電量、所需充電時(shí)間及重要性的信息； ③監(jiān)測(cè)模塊SlOl將監(jiān)測(cè)獲取的信息傳送給調(diào)度模塊D，調(diào)度模塊D通過(guò)局域通訊模塊DlOl接收信息，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在調(diào)度決策模塊D103中； ④調(diào)度決策模塊D103根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，第一輪對(duì)各用電負(fù)荷進(jìn)行重要性計(jì)算和排序，也對(duì)各待充電蓄電池進(jìn)行重要性計(jì)算和排序，根據(jù)排序結(jié)果選擇重要性大、排序在前的NI個(gè)用電負(fù)荷或蓄電池同時(shí)進(jìn)行供電或充電；調(diào)度決策模塊D103對(duì)充電供電采用動(dòng)態(tài)調(diào)度，設(shè)定一個(gè)調(diào)度周期Tl，每隔I個(gè)周期，通過(guò)監(jiān)測(cè)感知模塊S再次獲取當(dāng)前各個(gè)被監(jiān)測(cè)用電負(fù)荷以及蓄電池的基本情況，重新確定其重要性，再次進(jìn)行重要性排序；調(diào)度決策模塊D103將最終的調(diào)度指令發(fā)送給電力控制模塊C102，控制電力開(kāi)關(guān)的開(kāi)通和閉合； ⑤當(dāng)NI個(gè)用電負(fù)荷或蓄電池的功率需求總和未超過(guò)可再生能源發(fā)電裝置Al生成的電力，則通過(guò)控制模塊C將盈余電力供給大型蓄電池充電；若電網(wǎng)實(shí)行3種價(jià)格，就將低谷供電低價(jià)設(shè)為閾值Thl，高峰供電高價(jià)設(shè)為閾值Th2，電網(wǎng)收購(gòu)價(jià)設(shè)為閾值Th3 ;若當(dāng)前電力收購(gòu)電價(jià)等于或高于閾值Th3時(shí)，則將盈余電力和大型蓄電池放電產(chǎn)生的電力輸送給電網(wǎng)或電網(wǎng)的其他用戶(hù)，即調(diào)度模塊D發(fā)指令給控制模塊C，開(kāi)通大型蓄電池的放電專(zhuān)線(xiàn)，盈余電力以及大型蓄電池的放電電力通過(guò)智能電網(wǎng)輸出裝置輸出電力； ⑥若NI個(gè)用電負(fù)荷或蓄電池的功率需求總和已經(jīng)超過(guò)可再生能源發(fā)電裝置Al生成電力的供給量，則啟動(dòng)智能電網(wǎng)中具有分時(shí)電價(jià)的電力接入裝置A2 ;并根據(jù)當(dāng)前電價(jià)調(diào)度供電或充電； ⑦若當(dāng)前電價(jià)低于或等于閾值Thl，則繼續(xù)為NI個(gè)用電負(fù)荷或蓄電池供電或充電，但調(diào)整調(diào)度頻率和用電負(fù)荷或蓄電池?cái)?shù)量，每隔一個(gè)周期T2，通過(guò)監(jiān)測(cè)感知模塊S獲取當(dāng)前各個(gè)被監(jiān)測(cè)用電負(fù)荷以及蓄電池的基本情況，實(shí)行動(dòng)態(tài)調(diào)度，即動(dòng)態(tài)地確定用電負(fù)荷以及待充電蓄電池的重要性，對(duì)重要性進(jìn)行排序，調(diào)度決策模塊D103向電力控制模塊C102發(fā)送控制指令，對(duì)重要性大的、排序在前的N2個(gè)用電負(fù)荷或蓄電池； ⑧若當(dāng)前電價(jià)等于或高于閾值Th2，則停止向大型蓄電池充電，反之大型蓄電池開(kāi)始放電，為本公司供電；同時(shí)調(diào)整調(diào)度頻率和用電負(fù)荷或蓄電池?cái)?shù)量，每隔一個(gè)周期T3，同樣通過(guò)監(jiān)測(cè)獲取當(dāng)前各個(gè)用電負(fù)荷以及蓄電池的基本情況，然后確定重要性及進(jìn)行排序，對(duì)重要性大的、排序在前的N3個(gè)用電負(fù)荷或蓄電池進(jìn)行供電或充電。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)智能充電供電系統(tǒng)的調(diào)度方法，其特征在于:所述的監(jiān)測(cè)模塊SlOl與局域通訊模塊DlOl之間傳送信息，信息的傳送采用無(wú)線(xiàn)通訊方式或有線(xiàn)通訊方式。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)智能充電供電系統(tǒng)的調(diào)度方法，其特征在于:所述的通過(guò)控制模塊C向蓄電池充電，充電電力傳輸采用有線(xiàn)傳輸方式或無(wú)線(xiàn)傳輸方式，采用無(wú)線(xiàn)電力傳輸時(shí)，開(kāi)啟電力發(fā)射模塊C103進(jìn)行無(wú)線(xiàn)電力的傳輸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種物聯(lián)網(wǎng)智能充電供電系統(tǒng)及其調(diào)度方法，系統(tǒng)中包括能源生成模塊A，控制模塊C，調(diào)度模塊D，監(jiān)測(cè)感知模塊S，蓄電池模塊B，用電負(fù)荷模塊U和智能電網(wǎng)輸出裝置；調(diào)度方法是通過(guò)系統(tǒng)中相關(guān)裝置、模塊和有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)連接，充分利用家庭或公司擁有的可再生能源發(fā)電裝置和智能電網(wǎng)中具有分時(shí)電價(jià)的電力接入裝置生成的電力，對(duì)蓄電池模塊B和用電負(fù)荷模塊U充電供電。當(dāng)系統(tǒng)中可再生能源發(fā)電裝置生成的電力有盈余時(shí)可通過(guò)智能電網(wǎng)輸出裝置向電網(wǎng)輸出電能。應(yīng)用本系統(tǒng)及其調(diào)度方法，通過(guò)合理調(diào)配電力，達(dá)到減少電力的總消耗，實(shí)現(xiàn)高效率利用能源。本系統(tǒng)還能兼容來(lái)自遠(yuǎn)程控制終端的調(diào)度指令，以及無(wú)線(xiàn)充電系統(tǒng)，可擴(kuò)充性高。
文檔編號(hào)H02J13/00GK103107600SQ20131004884
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2013年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月7日
發(fā)明者任偉, 牟揚(yáng), 任毅 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)