本發(fā)明涉及新能源汽車充電站，特別是指一種基于光伏充電樁的新能源汽車充電站。

背景技術(shù)：

1、隨著電動(dòng)汽車保有量的持續(xù)增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的充電站對(duì)電網(wǎng)的負(fù)荷壓力逐漸顯現(xiàn)。在大規(guī)模電動(dòng)汽車同時(shí)充電的情況下，電網(wǎng)可能會(huì)面臨過載風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而影響電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和安全性。

2、例如，在某些高峰時(shí)段，大量電動(dòng)汽車集中充電可能導(dǎo)致局部電網(wǎng)電壓波動(dòng)，甚至引發(fā)停電事件。

3、在能源利用效率方面，傳統(tǒng)充電站大多直接依賴電網(wǎng)供電，缺乏對(duì)可再生能源的有效整合與利用。這種單一的能源供應(yīng)模式不僅容易造成能源浪費(fèi)，還可能增加碳排放，與當(dāng)前倡導(dǎo)的綠色低碳發(fā)展理念不相符。例如，在陽(yáng)光明媚的日子里，許多地區(qū)的充電站并未能充分利用太陽(yáng)能進(jìn)行充電。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于光伏充電樁的新能源汽車充電站，構(gòu)建綠色低碳的居配臺(tái)區(qū)方案，推動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種基于光伏充電樁的新能源汽車充電站，包括：

4、光伏發(fā)電模塊，用于將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能；

5、儲(chǔ)能模塊，用于存儲(chǔ)電能并釋放電能；

6、充電樁模塊，用于為新能源汽車提供充電服務(wù)；

7、控制器模塊，用于建立面向新能源消納的居民區(qū)光儲(chǔ)充一體化協(xié)同控制策略的多目標(biāo)優(yōu)化運(yùn)行控制模型，并通過求解多目標(biāo)優(yōu)化運(yùn)行控制模型，實(shí)現(xiàn)光儲(chǔ)充一體化系統(tǒng)的智能協(xié)同控制；

8、配電網(wǎng)改造模塊，用于在現(xiàn)有供電設(shè)備下，根據(jù)居民充電滿意度、電網(wǎng)安全度、改造成本多目標(biāo)優(yōu)化原則，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行改造；

9、電動(dòng)汽車接入評(píng)估及光儲(chǔ)充協(xié)同分析模塊，用于結(jié)合典型供電網(wǎng)格內(nèi)的多能資源，構(gòu)建綠色低碳居配臺(tái)區(qū)方案，并通過多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合分析、典型應(yīng)用場(chǎng)景中的電動(dòng)汽車接入評(píng)估模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車充電負(fù)荷的預(yù)測(cè)和充電站規(guī)劃設(shè)計(jì)的優(yōu)化。

10、進(jìn)一步的，建立面向新能源消納的居民區(qū)光儲(chǔ)充一體化協(xié)同控制策略的多目標(biāo)優(yōu)化運(yùn)行控制模型，并通過求解多目標(biāo)優(yōu)化運(yùn)行控制模型，實(shí)現(xiàn)光儲(chǔ)充一體化系統(tǒng)的智能協(xié)同控制，包括：

11、確定多目標(biāo)優(yōu)化目標(biāo)，包括新能源消納最大化、運(yùn)行成本最小化、電網(wǎng)交互功率波動(dòng)最小化，并設(shè)定光伏發(fā)電、儲(chǔ)能模塊、充電樁和居民區(qū)用電負(fù)荷的約束條件，包括功率平衡、儲(chǔ)能模塊荷電狀態(tài)限制、充電功率限制；

12、根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)和約束條件，構(gòu)建多目標(biāo)優(yōu)化運(yùn)行控制模型；

13、將遺傳算法作為多目標(biāo)優(yōu)化的求解算法，并將多目標(biāo)優(yōu)化運(yùn)行控制模型輸入求解算法中進(jìn)行求解，得到一組帕累托最終解，即在不同目標(biāo)之間達(dá)到平衡的一組解；

14、對(duì)帕累托最終解進(jìn)行分析，評(píng)估各解在新能源消納、系統(tǒng)運(yùn)行成本、電網(wǎng)交互功率波動(dòng)方面的性能，確定居民區(qū)的實(shí)際需求和分析結(jié)果；

15、根據(jù)居民區(qū)的實(shí)際需求和分析結(jié)果，從帕累托最終解中確定控制策略；

16、將控制策略轉(zhuǎn)化為控制指令和操作步驟，并根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，包括光照強(qiáng)度、用電負(fù)荷、儲(chǔ)能模塊狀態(tài)的變化，對(duì)控制策略進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整和優(yōu)化，以得到調(diào)整后的控制策略；

17、根據(jù)調(diào)整后的控制策略，對(duì)光伏發(fā)電模塊、儲(chǔ)能模塊、充電樁模塊進(jìn)行智能調(diào)度和控制，實(shí)現(xiàn)模塊的協(xié)同運(yùn)行。

18、進(jìn)一步的，將遺傳算法作為多目標(biāo)優(yōu)化的求解算法，并將多目標(biāo)優(yōu)化運(yùn)行控制模型輸入求解算法中進(jìn)行求解，得到一組帕累托最終解，即在不同目標(biāo)之間達(dá)到平衡的一組解，包括：

19、確定遺傳算法的基本參數(shù)，包括種群大小、遺傳代數(shù)、交叉概率、變異概率；

20、初始化種群，即隨機(jī)生成一組初始解，每個(gè)解代表一種光儲(chǔ)充一體化運(yùn)行控制策略；

21、對(duì)多目標(biāo)優(yōu)化運(yùn)行控制模型中的決策變量，包括光伏發(fā)電量、儲(chǔ)能模塊充放電策略、充電樁充電計(jì)劃進(jìn)行編碼；

22、根據(jù)多目標(biāo)優(yōu)化運(yùn)行控制模型的適應(yīng)度函數(shù)，評(píng)估每個(gè)解的優(yōu)劣，以得到每個(gè)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的適應(yīng)度值；

23、通過選擇操作，根據(jù)個(gè)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的適應(yīng)度值，確定父代個(gè)體，并對(duì)父代個(gè)體進(jìn)行交叉操作，生成新的子代個(gè)體；

24、對(duì)子代個(gè)體進(jìn)行變異操作，以更新種群中的基因型；

25、重復(fù)執(zhí)行選擇、交叉和變異操作，直到達(dá)到預(yù)設(shè)的遺傳代數(shù)，從最終種群中提取一組帕累托最終解，即在不同目標(biāo)之間達(dá)到平衡的一組解。

26、進(jìn)一步的，在現(xiàn)有供電設(shè)備下，根據(jù)居民充電滿意度、電網(wǎng)安全度、改造成本多目標(biāo)優(yōu)化原則，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行改造，包括：

27、收集現(xiàn)有配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、容量、負(fù)載情況、設(shè)備老化程度數(shù)據(jù)，形成現(xiàn)狀評(píng)估報(bào)告；

28、根據(jù)現(xiàn)狀評(píng)估報(bào)告，確定光伏充電樁類型、容量和布局方式，生成光伏充電樁配置方案；

29、根據(jù)光伏充電樁配置方案和現(xiàn)狀評(píng)估報(bào)告，設(shè)計(jì)配電網(wǎng)升級(jí)方案，包括增設(shè)變壓器、更換老化線路、增加開關(guān)設(shè)備，并根據(jù)居民充電滿意度、電網(wǎng)安全度、改造成本多目標(biāo)優(yōu)化原則，建立評(píng)估模型；

30、通過評(píng)估模型，對(duì)各個(gè)改造方案進(jìn)行量化評(píng)估，模擬計(jì)算比較不同方案的優(yōu)劣，確定最終的配電網(wǎng)升級(jí)方案；

31、根據(jù)最終的配電網(wǎng)升級(jí)方案，制定施工計(jì)劃，包括施工時(shí)間、地點(diǎn)、人員安排、材料采購(gòu)，并按照施工計(jì)劃進(jìn)行改造施工。

32、進(jìn)一步的，通過評(píng)估模型，對(duì)各個(gè)改造方案進(jìn)行量化評(píng)估，模擬計(jì)算比較不同方案的優(yōu)劣，確定最終的配電網(wǎng)升級(jí)方案，包括：

33、收集各個(gè)改造方案的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括變壓器增設(shè)的容量、線路更換的類型和長(zhǎng)度、開關(guān)設(shè)備的數(shù)量和類型，形成改造方案數(shù)據(jù)集；

34、根據(jù)改造方案數(shù)據(jù)集和評(píng)估目標(biāo)的重要性，為各個(gè)評(píng)估指標(biāo)設(shè)定權(quán)重；

35、根據(jù)改造方案數(shù)據(jù)集和評(píng)估指標(biāo)權(quán)重，計(jì)算各改造方案的初步評(píng)估得分，作為模糊綜合評(píng)價(jià)的參考；

36、將各個(gè)改造方案的數(shù)據(jù)輸入評(píng)估模型中，根據(jù)s型隸屬度函數(shù)，將各個(gè)改造方案的評(píng)價(jià)因素轉(zhuǎn)化為隸屬度，形成評(píng)價(jià)矩陣；

37、利用設(shè)定的權(quán)重和評(píng)價(jià)矩陣，進(jìn)行模糊合成運(yùn)算，得到各個(gè)改造方案的模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果；

38、將模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果轉(zhuǎn)化為得分，并根據(jù)得分，確定最終的配電網(wǎng)升級(jí)方案。

39、進(jìn)一步的，結(jié)合典型供電網(wǎng)格內(nèi)的多能資源，構(gòu)建綠色低碳居配臺(tái)區(qū)方案，并通過多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合分析、典型應(yīng)用場(chǎng)景中的電動(dòng)汽車接入評(píng)估模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車充電負(fù)荷的預(yù)測(cè)和充電站規(guī)劃設(shè)計(jì)的優(yōu)化，包括：

40、對(duì)典型供電網(wǎng)格內(nèi)的多能資源進(jìn)行調(diào)查，包括太陽(yáng)能、風(fēng)能可再生能源資源、電網(wǎng)供電能力和儲(chǔ)能設(shè)施，并根據(jù)調(diào)查結(jié)果，評(píng)估各種能源的可利用量和穩(wěn)定性，確定多能互補(bǔ)的策略；

41、確定綠色低碳的目標(biāo)，包括減少碳排放、提高能源利用效率，并結(jié)合多能資源評(píng)估結(jié)果，設(shè)計(jì)包括光伏充電樁布局、儲(chǔ)能模塊配置、電網(wǎng)接入方式在內(nèi)的居配臺(tái)區(qū)方案；

42、設(shè)計(jì)居配臺(tái)區(qū)方案后，收集不同來(lái)源的數(shù)據(jù)，包括天氣預(yù)報(bào)、電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)、電動(dòng)汽車充電行為數(shù)據(jù)，并將不同來(lái)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，形成數(shù)據(jù)集；

43、根據(jù)典型應(yīng)用場(chǎng)景，構(gòu)建電動(dòng)汽車接入評(píng)估模型，并設(shè)定電動(dòng)汽車接入評(píng)估模型的參數(shù)，包括充電站的容量、充電樁的數(shù)量、電動(dòng)汽車的保有量；

44、使用電動(dòng)汽車接入評(píng)估模型，對(duì)電動(dòng)汽車的充電負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，包括日負(fù)荷、周負(fù)荷、年負(fù)荷，以得到負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果；

45、根據(jù)負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果，對(duì)充電站的規(guī)劃設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，包括調(diào)整充電樁的布局、增加儲(chǔ)能設(shè)施、優(yōu)化電網(wǎng)接入方式。

46、進(jìn)一步的，使用電動(dòng)汽車接入評(píng)估模型，對(duì)電動(dòng)汽車的充電負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，包括日負(fù)荷、周負(fù)荷、年負(fù)荷，以得到負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果，包括：

47、收集預(yù)測(cè)的輸入數(shù)據(jù)，包括歷史充電數(shù)據(jù)、天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)、電動(dòng)汽車的保有量和增長(zhǎng)趨勢(shì)數(shù)據(jù)，并確定預(yù)測(cè)的負(fù)荷時(shí)間范圍，包括日負(fù)荷、周負(fù)荷、年負(fù)荷；

48、將預(yù)測(cè)的輸入數(shù)據(jù)輸入電動(dòng)汽車接入評(píng)估模型中進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)，計(jì)算在不同時(shí)間范圍內(nèi)的電動(dòng)汽車充電負(fù)荷，以得到負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果。

49、本發(fā)明的上述方案至少包括以下有益效果：

50、光伏發(fā)電模塊的集成使得充電站能夠直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，減少了對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的依賴，從而提高了能源利用效率。特別是在光照充足的地區(qū)，光伏發(fā)電模塊可以為充電站提供大量清潔的電能，降低充電成本。

51、儲(chǔ)能模塊為充電站提供了電能存儲(chǔ)和釋放的能力，使得充電站能夠在不同時(shí)段、不同天氣條件下靈活調(diào)節(jié)電能供應(yīng)。這不僅提高了充電站的運(yùn)營(yíng)效率，還增強(qiáng)了其對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)的適應(yīng)能力。

52、控制器模塊通過建立面向新能源消納的居民區(qū)光儲(chǔ)充一體化協(xié)同控制策略的多目標(biāo)優(yōu)化運(yùn)行控制模型，并求解該模型，實(shí)現(xiàn)了光儲(chǔ)充一體化系統(tǒng)的智能協(xié)同控制。這種控制方式能夠根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷、天氣變化、電動(dòng)汽車充電需求等多種因素，自動(dòng)調(diào)整光伏發(fā)電模塊、儲(chǔ)能模塊和充電樁模塊的工作狀態(tài)，達(dá)到最優(yōu)的能源配置和利用效果。

53、配電網(wǎng)改造模塊在現(xiàn)有供電設(shè)備下，根據(jù)居民充電滿意度、電網(wǎng)安全度、改造成本多目標(biāo)優(yōu)化原則，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行改造。這種改造方式不僅提高了配電網(wǎng)的供電能力和可靠性，還降低了改造成本，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的雙贏。

54、電動(dòng)汽車接入評(píng)估及光儲(chǔ)充協(xié)同分析模塊通過結(jié)合典型供電網(wǎng)格內(nèi)的多能資源，構(gòu)建綠色低碳居配臺(tái)區(qū)方案，并通過多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合分析、典型應(yīng)用場(chǎng)景中的電動(dòng)汽車接入評(píng)估模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電動(dòng)汽車充電負(fù)荷的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。這有助于充電站合理規(guī)劃充電樁布局和電能供應(yīng)計(jì)劃，提高充電站的運(yùn)營(yíng)效率和服務(wù)質(zhì)量。整個(gè)充電站系統(tǒng)通過充分利用太陽(yáng)能等可再生能源，減少了碳排放和環(huán)境污染，促進(jìn)了綠色低碳發(fā)展。同時(shí)，通過構(gòu)建綠色低碳居配臺(tái)區(qū)方案，充電站還能夠?yàn)橹苓吘用裉峁└忧鍧?、可靠的電力供?yīng)，提高居民的生活質(zhì)量。