电能提供方法、电力网络和电力网络管理系统

摘要

本发明提供一种电能提供方法，应用于电力网络中，所述电力网络包括发电源、大型电能补给站、中型电能补给站和服务站，发电源为大型电能补给站发电，大型电能补给站为中型电能补给站提供电动交通工具使用的电池，中型电能补给站向服务站或使用电动交通工具的用户提供电池，服务站向使用电动交通工具的用户提供电池。本发明还提供一种电力网络和电力网络管理技术，以保证使用电动交通工具的用户可以方便、快捷的为电动交通工具补充电能。

说明书

技术领域

本申请涉及电力技术，尤其涉及电能提供技术、电力网络技术和电力网络管理技术。

背景技术

电动交通工具是交通工具发展的一个趋势。电动交通工具以电能作为动力能源。当电动交通工具的电能将要用尽时，需要补充电能。如何为电动交通工具提供电能是目前的一个热点问题。

目前，无论是使用电动自行车还是电动汽车，用户都只能利用电源接口对电动自行车或电动汽车充电。例如，当用户需要为电动汽车充电时，用户必须在具有电源接口的场所为电动汽车充电。

然而，在现实中，当用户需要为电动交通工具充电时，未必立即就能找到电源接口。如果用户在短时间内无法找到电源接口，就会面临电能用尽、无法起车的问题。所以，目前的电能提供方案不能保证用户可以方便、快捷的为电动交通工具补充电能。

发明内容

本发明提供电能提供方法、电力网络和电力网络管理技术，以保证使用电动交通工具的用户可以方便、快捷的为电动交通工具补充电能。

本发明提供一种电能提供方法，应用于电力网络中，所述电力网络包括发电源、大型电能补给站、中型电能补给站和服务站，发电源为大型电能补给站发电，大型电能补给站为中型电能补给站提供电动交通工具使用的电池，中型电能补给站向服务站或使用电动交通工具的用户提供电池，服务站向使用电动交通工具的用户提供电池，所述方法包括：

大型电能补给站获得发电源提供的高压电能；

大型电能补给站将高压电能变电为电池所使用的低压电能；

大型电能补给站利用低压电能为电池充电；

大型电能补给站将充电后的电池提供给中型电能补给站、服务站或使用电动交通工具的用户。

大型电能补给站利用低压电能为电池充电具体为：大型电能补给站在传统电网负荷不高于充电阈值时，利用低压电能为电池充电。

大型电能补给站在利用低压电能为电池充电之后，在将充电后的电池提供给中型电能补给站、服务站或使用电动交通工具的用户之前，如果传统电网负荷不低于放电阈值，则对已经充电的电池或者还有剩余电能的电池放电，并将释放的电能提供到传统电网中的配电站。

本发明还提供一种大型电能补给站，应用于电力网络中，所述电力网络包括发电源、大型电能补给站、中型电能补给站和服务站，发电源为大型电能补给站发电，大型电能补给站为中型电能补给站提供电动交通工具使用的电池，中型电能补给站向服务站或使用电动交通工具的用户提供电池，服务站向使用电动交通工具的用户提供电池，所述大型电能补给站包括：

高压电能获得单元，用于获得发电源提供的高压电能；

变电单元，用于将高压电能变电为电池所使用的低压电能；

充电单元，用于利用低压电能为电池充电；

电池提供单元，用于将充电后的电池提供给中型电能补给站、服务站或使用电动交通工具的用户。

还包括：第一判断单元，用于在所述充电单元利用低压电能为电池充电之前，判断传统电网负荷是否不高于充电阈值；

如果所述第一判断单元确定传统电网负荷不高于充电阈值，则所述充电单元利用低压电能为电池充电。

还包括：

第二判断单元，用于在所述充电单元利用低压电能为电池充电之后，在所述电池提供单元将充电后的电池提供给中型电能补给站、服务站或使用电动交通工具的用户之前，判断传统电网负荷是否不低于放电阈值；

放电单元，用于如果所述第二判断单元确定传统电网负荷不低于放电阈值，则对已经充电的电池或者还有剩余电能的电池放电；

电能反馈单元，用于将所述放电单元释放的电能提供到传统电网中的配电站。

本发明还提供一种电力网络，包括：

发电源、大型电能补给站、中型电能补给站和服务站；

发电源，用于为大型电能补给站发电；

大型电能补给站，用于对发电源提供的高压电能进行变电，为电动交通工具使用的电池充电，并将电池提供给中型电能补给站、服务站或使用电动交通工具的用户；

中型电能补给站，用于将大型电能补给站提供的电池提供给服务站或使用电动交通工具的用户；

服务站，用于将中型电能补给站提供的电池提供给使用电动交通工具的用户。

大型电能补给站在传统电网负荷不高于充电阈值时为电池充电；和/或，

在传统电网负荷不低于放电阈值时，对已经充电的电池或者还有剩余电能的电池放电，并将释放后的电能提供到传统电网中的配电站。

大型电能补给站还向中型电能补给站提供电池所使用的电能；

中型电能补给站利用大型电能补给站提供的电能为电池充电，并将充电后的电池提供给服务站或使用电动交通工具的用户。

中型电能补给站还调度服务站将电池提供给使用电动交通工具的用户。

服务站还回收无电能或电能不足的电池，并将无电能或电能不足的电池提供给中型电能补给站或大型电能补给站；

中型电能补给站获得无电能或电能不足的电池后，将无电能或电能不足的电池提供给大型电能补给站，或者，利用大型电能补给站提供的电能为无电能或电能不足的电池充电；

大型电能补给站获得无电能或电能不足的电池后，为无电能或电能不足的电池充电，或者，将电能不足的电池中的剩余电能释放，并将释放的电能提供到传统电网中的配电站。

本发明还提供一种电力网络管理系统，用于管理所述的电力网络，所述电力网络管理系统包括：

监控管理中心，提供业务管理和监督功能；

业务处理中心，提供计费与结算、运行管理、资产管理和客户服务功能，并将产生的数据提供给监控管理中心；

信息集成平台，用于提供与其他业务系统交互业务处理中心产生的数据的功能。

本发明还提供一种电力网络管理系统运行架构，适用于所述的电力网络管理系统，所述电力网络管理系统运行架构包括：

电力网络管理系统数据库，用于存储电力网络管理系统涉及的所有数据；

应用服务器，用于部署页面逻辑应用和技术开发架构的应用程序；

地理信息系统服务器，用于部署电力网络管理系统应用的地理信息管理平台和地理空间数据；

视频/语音服务器，用于部署电力网络管理系统的视频/语音资料，提供视频/语音管理应用的功能；

通讯/接口服务器，用于部署通讯管理系统；

交互式语音应答服务器、计算机电话集成服务器和呼叫中心服务器，为电力网络管理系统的客服中心提供呼叫服务和管理功能。

在本发明中，发电源、大型电能补给站、中型电能补给站和服务站形成一个新型的电力网络，大型电能补给站为电动交通工具使用的电池充电，大型电能补给站、中型电能补给站和服务站之间可以通过电池传输电能，使用电动交通工具的用户除可以通过现有的电源接口为电动交通工具充电外，还可以在大型电能补给站、中型电能补给站或服务站获得电池，保证了使用电动交通工具的用户可以方便、快捷的为电动交通工具补充电能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统电网的逻辑结构示意图；

图2为本发明提供的电力网络结构示意图；

图3为本发明提供的电力网络管理系统的逻辑结构示意图；

图4为本发明提供的电力网络管理系统业务模型的逻辑结构示意图；

图5为本发明提供的电力网络管理系统运行架构的逻辑结构示意图；

图6为本发明提供的一种电能提供方法的流程图；

图7为本发明提供的一种大型电能补给站的逻辑结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请实施例中的技术方案，并使本申请实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请实施例中技术方案作进一步详细的说明。

为使本领域技术人员清楚的理解本发明的所有技术方案，首先介绍本发明涉及的专业知识。

本发明中的电动交通工具包括电动汽车、电动自行车等使用电能作为动力能源的交通工具。电能以电池为载体，安装在车体上的具有电能的电池为电动交通工具提供电能。

本发明提到的电池可以是指标准电池。标准电池提供统一的电能品质(电压及安时数等)和物理属性(包括安装尺寸、接口等)。当然，对应不同种类、不同型号的电动交通工具，电池的标准也可以有所不同。

本发明提到的传统电网如图1所示，包括发电源、变电站、配电站和最终用户，从发电源到最终用户的电能传输都是依靠电力线路。由于传统电网的电能传输都是依靠固有的电力线路，所以，传统电网也可以称为固定电网。

下面开始介绍本发明提供的技术方案。

由于本发明提供的多个技术方案都适用于本发明提供的电力网络，所以，首先介绍本发明提供的电力网络。

如图2所示，这种电力网络包括：

发电源、大型电能补给站、中型电能补给站和服务站；

发电源，用于为大型电能补给站发电，例如是发电厂；

大型电能补给站，用于对发电源提供的高压电能进行变电，为电动交通工具使用的电池充电，并将电池提供给中型电能补给站、服务站或使用电动交通工具的用户；

中型电能补给站，用于将大型电能补给站提供的电池提供给服务站或使用电动交通工具的用户；

服务站，用于将中型电能补给站提供的电池提供给使用电动交通工具的用户。

由图2可知，发电源属于发电环节，大型电能补给站属于送变电环节，中型电能补给站或服务站属于配电环节，电动交通工具属于用户消费环节。发电源向大型电能补给站提供的电能可以依靠传统的电力网络，大型电能补给站向中型电能补给站、服务站和使用电动交通工具的用户提供的电能以电池为载体，中型电能补给站向服务站和使用电动交通工具的用户提供的电能以电池为载体，服务站向使用电动交通工具的用户提供的电能以电池为载体。电池的流转可以通过物流系统。通过电池的流转，本发明提供的电力网络可以认为是多级电能服务网络。由于电能以电池为载体移动，所以，本发明提供的电力网络可以称为移动电网。

在本发明中，大型电能补给站可以在传统电网负荷不高于充电阈值时为电池充电，也就是说，在用电低峰时为电池充电，这样可以避免增加用电高峰时的传统电网负荷。其中，充电阈值可以是一个负荷值。

大型电能补给站也可以在传统电网负荷不低于放电阈值时，对已经充电的电池或者还有剩余电能的电池放电，并将释放后的电能提供到传统电网中的配电站，也就是说，在用电高峰时可以将电池中的电能返回到传统电网中，这样可以缓解用电高峰时的传统电网负荷压力。其中，放电阈值也可以是一个负荷值。

大型电能补给站还可以向中型电能补给站提供电池所使用的电能，也就是说，大型电能补给站可以作为一个变电站，为中型电能补给站提供电能，或者，也可以为用户提供充电后的电池。中型电能补给站可以利用大型电能补给站提供的电能为电池充电，并将充电后的电池提供给服务站或使用电动交通工具的用户。也就是说，所述大型电能补给站、中型电能补给站和服务站都可以作为电池更换站，进行电池的更换，而中型电能补给站还可以作为电池转运站，进行电池的分配等。

在实际应用中，大型电能补给站的服务容量可以由本领域技术人员根据实际需要而设计，例如，近期可以定义服务容量为1000辆普通纯电动乘用车，远期可以定义服务容量为4000辆(纯谷电充电)～8000辆(24小时混合电价充电)电动乘用车。大型电能补给站的服务半径也可以由本领域技术人员根据实际需要而设计，例如，服务半径为10公里。

在实际应用中，大型电能补给站的主要任务可以是电池的充电和放电，辅助任务是为电动交通工具整车充电。另外，大型电能补给站还可以对电池进行维护。

在本发明中，中型电能补给站还可以调度服务站将电池提供给使用电动交通工具的用户。例如，中型电能补给站与其所属的每个调度服务站都建立计算机网络，中型电能补给站可以通过计算机网络发出指令，要求某个服务站执行为某个用户提供电池、从某个用户回收电池等任务。

在实际应用中，中型电能补给站的服务容量可以由本领域技术人员根据实际需要而设计，例如，定义服务容量为100辆普通纯电动乘用车。中型电能补给站的服务半径也可以由本领域技术人员根据实际需要而设计，例如，服务半径为5公里。

在实际应用中，中型电能补给站的主要任务是电池的配送，辅助任务是为电动交通工具整车充电。另外，中型电能补给站也可以执行电池维护和调度管理服务站的任务。

在本发明中，服务站还可以回收无电能或电能不足的电池，并将无电能或电能不足的电池提供给中型电能补给站或大型电能补给站。中型电能补给站获得无电能或电能不足的电池后，可以将无电能或电能不足的电池提供给大型电能补给站，或者，利用大型电能补给站提供的电能为无电能或电能不足的电池充电。大型电能补给站获得无电能或电能不足的电池后，可以为无电能或电能不足的电池充电，或者，将电能不足的电池中的剩余电能释放，并将释放的电能提供到传统电网中的配电站。这样，不仅有利用电池的循环利用，也有利用电池剩余电能的再利用。

在实际应用中，服务站的服务容量可以由本领域技术人员根据实际需要而设计，例如，定义服务容量为10辆普通纯电动乘用车。服务站的服务半径也可以由本领域技术人员根据实际需要而设计，例如，服务半径为3公里。

在实际应用中，服务站可以以公共服务点、社区服务中心为支撑，提供电池的更换服务。

在实际应用中，电力网络的规模会比较大，为保证电力网络稳定的运行，电力网络需要得到有效的管理。对此，本发明提供一种电力网络管理系统。显然，这种系统是管理上述的电力网络的系统。如图3所示，这种电力网络管理系统可以包括：监控管理中心，提供业务管理和监督功能；业务处理中心，提供计费与结算、运行管理、资产管理和客户服务功能，并将产生的数据提供给监控管理中心；信息集成平台，用于提供与其他业务系统交互业务处理中心产生的数据的功能。

具体的，监控管理中心主要提供库存管理、客服质量管理、费用统计、资产分析、物流分析、营业监控、电池监控、车辆监控、流程监控和充电生产管理等功能。

业务处理中心提供的计费与结算功能主要是指费用计算、账务管理、提供计算模型等功能。在本发明中，可以根据用户租用电池的时间或行驶里程对用户进行计费。

业务处理中心提供的资产管理功能主要是指电池检测、充电设备检测、集中充放电管理、设备采购、到货验收、淘汰废品等功能。资产管理为运行管理提供了技术支持与保障功能。

业务处理中心提供的运行管理功能主要是指充电站(例如大型电能补给站或中型电能补给站)管理、抢修管理、合作伙伴管理、物流管理等功能，其中，充电站管理、抢修管理和物流管理是充电站管理系统的基础业务功能，为充电站日常业务运行提供支持。

业务处理中心提供的客户服务管理功能主要是指移动现场服务、网上服务、用户管理和呼叫中心功能。

本发明的电力网络管理系统具有一个业务模型，这个业务模型以电池组管理为核心业务功能，通过业务受理、业务结算等管理功能为用户提供服务。如图4所示，围绕着监控管理中心的是充电站、用户以及第三方机构。充电站为用户提供直接的充电服务和电池的置换服务，物流系统是提供这些服务的一个重要纽带。第三方机构包括交易中心以及各类金融机构和汽车服务商等，电力网络中的服务站业务通过这些实现交易、结算、服务和更广泛的业务支持功能。

本发明的电力网络管理系统需要基于一定的运行架构才能实现。为此，本发明还提供一种电力网络管理系统运行架构。如图5所示，这种架构包括：电力网络管理系统数据库，用于存储电力网络管理系统涉及的所有数据，例如业务数据、资产数据、计费数据、空间地理数据和系统支撑平台数据，电力网络管理系统数据库可以使用UNIX操作系统；应用服务器，用于部署页面逻辑应用WEBLOGIC和技术开发架构(例如J2EE架构)的应用程序，应用服务器可以使用LINUX操作系统；地理信息系统(GIS，Geographic InformationSystem)服务器，用于部署电力网络管理系统应用的地理信息管理平台和地理空间数据，GIS服务器可以使用WINDOWS操作系统；视频/语音服务器，用于部署电力网络管理系统的视频/语音资料，提供视频/语音管理应用的功能；通讯/接口服务器，用于部署通讯管理系统；交互式语音应答(IVR，InteractiveVoice Response)服务器、计算机电话集成(CTI，Computer TelephonyIntegration)服务器和呼叫中心服务器，为电力网络管理系统的客服中心提供呼叫服务和管理功能。需要说明的是，为保证电力内部网络的安全，一般不允许外部设备直接访问处于供电公司网络内部的服务器，因此，在系统设计中，将通讯/接口服务器隔离在内部网络之外。

基于本发明提供的电力网络，本发明从大型电能补给站的角度，提供了一种电能提供方法。如图6所示，这种方法包括：

S601：大型电能补给站获得发电源提供的高压电能；

S602：大型电能补给站将高压电能变电为电池所使用的低压电能；

S603：大型电能补给站利用低压电能为电池充电；

S604：大型电能补给站将充电后的电池提供给中型电能补给站、服务站或使用电动交通工具的用户。

在本发明中，大型电能补给站可以在传统电网负荷不高于充电阈值时，利用低压电能为电池充电。

在本发明中，大型电能补给站在利用低压电能为电池充电之后，在将充电后的电池提供给中型电能补给站、服务站或使用电动交通工具的用户之前，如果传统电网负荷不低于放电阈值，则对已经充电的电池或者还有剩余电能的电池放电，并将释放的电能提供到传统电网中的配电站。

对应于上述的电能提供方法，本发明还提供一种大型电能补给站。如图7所示，这种大型电能补给站包括：高压电能获得单元701，用于获得发电源提供的高压电能；变电单元702，用于将高压电能变电为电池所使用的低压电能；充电单元703，用于利用低压电能为电池充电；电池提供单元704，用于将充电后的电池提供给中型电能补给站、服务站或使用电动交通工具的用户。

大型电能补给站还可以包括第一判断单元705，用于在充电单元703利用低压电能为电池充电之前，判断传统电网负荷是否不高于充电阈值；如果第一判断单元705确定传统电网负荷不高于充电阈值，则充电单元703利用低压电能为电池充电。

大型电能补给站还可以包括：第二判断单元706，用于在充电单元703利用低压电能为电池充电之后，在电池提供单元704将充电后的电池提供给中型电能补给站、服务站或使用电动交通工具的用户之前，判断传统电网负荷是否不低于放电阈值；放电单元707，用于如果第二判断单元706确定传统电网负荷不低于放电阈值，则对已经充电的电池或者还有剩余电能的电池放电；电能反馈单元708，用于将放电单元707释放的电能提供到传统电网中的配电站。

综上所述，在本发明中，发电源、大型电能补给站、中型电能补给站和服务站形成一个新型的电力网络，大型电能补给站为电动交通工具使用的电池充电，大型电能补给站、中型电能补给站和服务站之间可以通过电池传输电能，使用电动交通工具的用户除可以通过现有的电源接口为电动交通工具充电外，还可以在大型电能补给站、中型电能补给站或服务站获得电池，保证了使用电动交通工具的用户可以方便、快捷的为电动交通工具补充电能。

在本发明中，电动交通工具可以更换电池，例如在服务站更换电池，所以，本发明可以有效的降低电动交通工具的销售成本，运行成本。

在本发明中，电池可以标准化，便于用户使用或更换电池。

在本发明中，用户可以自行到大型电能补给站、中型电能补给站和充电桩为电池进行充电，也可以到大型电能补给站、中型电能补给站和服务站更换电池，还可以通过电话、网络与电力网络管理系统进行交互，预约电池更换、维护等服务。所以，本发明为用户提供了多种形式的电池使用、更换、维护等服务，极大的方便了用户使用或更换电池。

在本发明中，统筹规划下的充(放)电站建设，除可以起到削峰填谷、提高输、用电效率的作用外，还可以避免自主建设充电体系而产生的一些列问题。

在本发明中，数量众多的电动交通工具使用电池作为能源储存器，可以实现全民储能，保障国家能源安全。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明的某些实施例可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，这些实施例本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行这些实施例所述的方法。

本说明书中的某些实施例之间相同相似的部分可以互相参见。

虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。