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专利号: 2023105751627
申请人: 青岛理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-07-12
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种实现用户间电能共享系统,其特征在于,包括电能共享控制器、开关装置、发电装置、电能管理设备和上位机;所述发电装置、电能管理设备安装在用户电路上,电能共享控制器、电能管理设备与上位机通信连接,发电装置、用户的所有用电设备与电能管理设备连接,用户通过电能管理设备与电能共享控制器连接;

电能共享控制器通过其不同的端口与不同用户的电能管理设备连接,并且通过设置开关装置将电能共享控制器的端口在电能共享控制器内部两两相连,电能共享控制器控制开关装置的断开与闭合;

用户分为耗电型用户和产消型用户,耗电型用户为电能消耗者,产消型用户为电能生产者和消耗者;产消型用户生产的电能除了自己使用外还可以为耗电型用户提供电能;每个耗电型用户至少与一个产消型用户通过电能共享控制器连接;

耗电型用户的电能管理设备用于检测与其连接的耗电型用户的电力使用情况,并将信息发送至上位机;

产消型用户的电能管理设备用于检测与其连接的产消型用户的电力使用情况,以及与产消型用户连接的发电装置生产电能情况,并将信息发送至上位机;

所述上位机用于耗电型用户和产消型用户之间电能的调配。

2.根据权利要求1所述的一种实现用户间电能共享系统,其特征在于,两个所述电能共享控制器至少一条电缆相连;当两个电能共享控制器之间一条电缆相连,在同一时刻或者时间段内,只能单向传输电能,即一个用户从其他用户那里获取电能的同时不能够向其他用户传输电能;当用两条或多条电缆相连时,在同一时刻或者时间段内,两个电能共享控制器之间可以双向传输电能。

3.根据权利要求1所述的一种实现用户间电能共享系统,其特征在于,在电能共享控制器的内部,用电缆将所有端口两两相连,任意两个端口之间用单条电缆相连,电缆上设置开关装置,假设电能共享控制器上有n个端口,就用 条电缆进行互连。

4.根据权利要求1所述的一种实现用户间电能共享系统,其特征在于,共享电能的用户之间可以经由一个或者多个电能共享控制器传输电能,形成电能共享网络。

5.一种实现用户间电能共享的控制方法,其特征在于,用户间电能共享网络中,从一个有多余电能可以输出的产消型用户ua的电能管理设备向另一个需要电能输入的用户ub传输电能,且a ≠ b,步骤如下:步骤S10:查找从ua向ub的输电路径,ub可以是产消型用户,也可以是耗电型用户;

步骤S20:判断输电路径是否存在;如果存在,执行步骤S30;否则,执行步骤S60;

步骤S30:对输电路径上的每一个电能共享控制器,发送包含状态矩阵集合的控制指令;

步骤S40:输电路径上的每一个电能共享控制器执行收到的控制指令,根据控制指令中的状态矩阵闭合、打开相应的内部线路,使整个输电路径连通;

步骤S50:ua的电能管理设备开始向ub传输电能;

步骤S60:结束。

6.根据权利要求5所述的一种实现用户间电能共享的控制方法,其特征在于,构建用户间电能共享网络,假设电能共享控制器对外有n个端口,n为整数且n≥2,每个端口对应一个端口号;在电能共享控制器内部,连接这些端口的线路的通、断状态就组成了一个n×n的状态矩阵S;sij∈S表示连接端口i和端口j的线路的开关状态,其中,i∈[1,n],j∈[1,n],i≠j,且sij=sji,i≠j,sij的取值为0或1,即sij∈{0,1};

当sij=0时,连接端口i和端口j的线路处于断路状态;

当sij=1时,连接端口i和端口j的线路处于通路状态;

当i=j时,sij=0,即端口无法和自身相连,由此得到状态矩阵S如下:;

设区域内有k个用户组成用户集合U={u1,u2,u3,…,uk},有m个电能共享控制器组成集合D={d1,d2,d3,…,dm},电能共享控制器di的不同端口标记为(p1,p2,…,pn),di的端口组成的集合为Pdi={di·p1,di·p2,...,di·pn},则U和D连接在一起构成一个用户间电能共享网络;D在t时刻收到状态矩阵集合 ,则di∈D根据对应的 设置t时刻控制器内部连接所有端口的线路的通、断状态,并在一个固定的时间区间Δt内维持该状态,即状态维持到t+Δt时刻;在t+Δt时刻,D会收到新的状态矩阵集合。

7.根据权利要求5或6任一所述的一种实现用户间电能共享的控制方法,其特征在于,初始时:与ua相连的电能共享控制器为di,其端口为di·pa,输电路径记为L,则此时L={ua,di·pa},将di记为dx,即dx←di,从步骤S11开始执行;

步骤S11:dx查询自己所有的端口,检测是否有端口与ub相连;

步骤S12:如果dx有端口与ub相连,将连接ub的端口dx·pb加入到L中,即L ← L + dx·pb,转到步骤S16开始执行;否则,执行步骤S13;

步骤S13:如果有与dx相连的电能共享控制器,执行步骤S14;否则,转到步骤S15开始执行;

步骤S14:对与dx相连的每一个电能共享控制器dj执行以下操作:

如果连接dx与dj的电缆可用,将dx与dj相连的端口dx·pdj以及dj与dx相连的端口dj·pdx依次加入到L中,即L←L+dx·pdj+dj·pdx,将dj记为dx,即dx←dj,转到步骤S11开始执行;否则,转到步骤S15开始执行;

步骤S15:当前没有ua到ub的输电路径,转到步骤S17开始执行;

步骤S16:得到ua到ub的输电路径L,由ua向ub输送电能;

步骤S17:结束。

8.根据权利要求7所述的一种实现用户间电能共享的控制方法,其特征在于,步骤S16中,如果ua到ub有多个输电路径,则选择一个 “最优路径”用来传输电能;“最优路径”为电缆总长度最短的路径或者包含电能共享控制器最少的路径;如果无法判断哪个输电路径是“最优路径”,则随机选择一个路径。

9.根据权利要求5或6任一所述的一种实现用户间电能共享的控制方法,其特征在于,步骤S40中,电能共享控制器dy有n个端口,其收到控制指令中的状态矩阵Sy后,控制内部线路通、断状态的步骤如下:步骤S41:将dy的端口按照端口号的升序进行排序,记i为第一个端口号,即i←1;

步骤S42:端口号i与它后续的所有端口号分别组成二元组,形成一个二元组集合Q,即Q←{(i,i+1),(i,i+2),(i,i+3),…,(i,n)},其中i+x表示排在端口i之后的第x个端口的端口号;

步骤S43:令j=i+x,将Q中的二元组作为下标,查看Sy中对应的sij的值是否为“1”;

如果sij的值为“1”,将dy内部(i,j)对应的线路,也就是端口i和端口j相连的线路,设置为“通路”状态;

否则,将dy内部(i,j)对应的线路设置为“断路”状态;

步骤S44:取下一个端口号,记作i,即i←i+1,判断此时的i是否是最后一个端口号,即i是否等于端口数n;

如果i不是最后一个端口号,即i不等于n,转到步骤S42开始执行;否则,转到步骤S45开始执行;

步骤S45:结束。