技术领域
[0001] 本实用新型涉及能源网络智能调度技术领域，尤其涉及一种能源物联网一体化系统。
相关背景技术
[0002] 新能源汽车由于其废气排放量较低甚至为零，已经受到越来越多人的关注。然而，尽管新能源汽车具有节能环保省油等诸多优点，但也存在行驶里程较短、电池充电等相关配套设施不完善等缺点，导致使用新能源汽车的用户存在顾虑，使得新能源汽车在推广使用时受阻。
[0003] 相关技术中，通过设置充电桩等充电方式满足车辆的能源需求，但充电桩独立运营，未能与充电网络以及汽车之间进行数据共享，导致供给和需求不平衡，不能为用户快速提供能源服务，难以消除用户使用新能源汽车的顾虑，进而对新能源汽车的落地和推广造成影响。而且随着新能源汽车所使用的能源类型逐渐增多，例如氢气，如何实现为不同能源类型的新能源汽车提供快速的能源补给方案，是亟待解决的一个问题。
[0004] 另外我国能源供给调度智能化程度较低，急需开发一种解决能源供给调度，充分合理的利用清洁能源以及电网的谷电，通过智能调度，大幅优化与提升能源供给能力，为用户提供更加优惠、可靠服务并基于能源物联网云平台的综合能源管理系统。实用新型内容
[0005] 本实用新型提供了一种能源物联网一体化系统，能够借助物联网云平台实现对综合能源站控制，可以为用户车辆提供更便捷的能源服务。
[0006] 本实用新型第一目的在于提供一种能源物联网一体化系统，包括能源物联网云平台，所述能源物联网云平台连接并管理多个综合能源站和多个车辆；所述综合能源站包括业务单元、供能单元以及储能单元，用于为所述车辆提供换电、加氢和充电服务；所述能源物联网云平台通过系统控制总线分别与所述业务单元、所述供能单元和所述储能单元相连，用于控制所述业务单元、所述供能单元和所述储能单元运转。
[0007] 本实用新型提供的一种能源物联网一体化系统，进一步设置为，所述业务单元至少包括换电站、充电站以及氢站，所述氢站利用所述供能单元产生的富余或谷价电来制备氢气；
[0008] 所述供能单元包括风力发电站、太阳能电站和水力发电站(包括水流电站) 中的一种或多种；
[0009] 所述储能单元包括电池储能站。
[0010] 本实用新型实施例通过能源物联网云平台对综合能源站和车辆之间的信息进行互联互通，充分联动能、云、站和用户四侧，可以为车辆提供更准确的能源补给方案，以及为综合能源站提供更精确的能源调度方案；通过为车辆提供车辆补能方案，使得用户可以通过车辆补能方案快速进行能源补给，提高了能源补给速率；由于多个综合能源站均与能源物联网云平台相连，能源物联网云平台可以制定出更为合理的能源调度方案，使得综合能源站可以基于能源调度方案平衡能源供能和需求，通过提前预测与实时调度，大幅优化与提升能源供给能力，快速为用户提供更加优惠、更加可靠的能源服务，消除用户使用新能源汽车的顾虑；在综合能源站中设置换电装置和加氢装置，可以通过换电装置进行换电，通过加氢装置为氢能汽车提供氢气，解决不同能源类型的新能源汽车的能源补给问题，进一步推动了新能源汽车的落地和推广。同时在综合能源站中设置制氢子系统，可以快速为车辆提供加氢服务。
具体实施方式
[0016] 为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0017] 需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
[0018] 实施例1
[0019] 本实用新型实施例提供了一种能源物联网一体化系统，参照图1和图2中所示。该能源物联网一体化系统包括能源物联网云平台，所述能源物联网云平台连接并管理多个综合能源站和多个车辆；
[0020] 所述综合能源站包括业务单元、供能单元以及储能单元，用于为所述车辆提供换电、加氢和充电服务；
[0021] 所述业务单元至少包括换电站、充电站、氢站，所述氢站利用所述供能单元产生的富余或谷价电来制备氢气；
[0022] 所述供能单元包括风力发电站、太阳能电站和水力发电站中的一种或多种；
[0023] 所述储能单元包括电池储能站。
[0024] 综合能源站包括供能单元、储能单元以及业务单元，各单元定期\按需上报本地数据信息至能源物联网云平台。供能单元还可以包括风能发电站和电网；储能单元采用大规模电池系统，涵盖新购电池、梯次利用电池；业务单元可以提供换电业务、充电业务、制氢\加氢业务；不同单元之间通过能源交互微网进行能源的交互。各个单元，接收\执行能源物联网云平台中智能调度子系统下发的控制指令\调度策略，完成能源的智能化路由与调度，实现能源的最优化供给，保障各类能源的充分利用，降低能源供给成本。
[0025] 所述能源物联网云平台通过系统控制总线分别与所述业务单元、所述供能单元和所述储能单元相连，用于控制业务单元、供能单元和储能单元运转。车辆通过车联网接入能源物联网云平台，定期\按需上报数据信息，包括位置、车速、能源余量等关键信息，同时接收能源物联网云平台下发的通知信息；车主通过app\小程序，完成与能源物联网云平台业务支撑子系统的业务交互，获得移动化、智能化的服务体验，包括能量预警、移动支付、智能导航等等。
[0026] 能源物联网一体化系统作为综合能源站、能源物联网云平台以及车辆的一体化系统，通过借助于能源物联网云平台将相互独立的各个综合能源站以及车辆进行互联互通，可以更合理、快速的控制综合能源站中各单元运转，以及为车辆提供能源服务。
[0027] 在实际应用中，每个综合能源站可以通过系统控制总线(也即系统控制交互信息流)或者网络等方式接入能源物联网云平台，系统控制总线用于系统控制交互信息流，每个车辆可以通过系统控制总线或者车联网等方式接入能源物联网云平台，使得每个综合能源站和每个车辆都可以能源物联网云平台进行通信。本实用新型以能源物联网云平台为能源智能管理中枢，连接全网所有综合能源站及新能源车辆，具备全网信息采集、数据综合分析与预测、能源供给智能化调度、车辆能源补给路径优化、能源站各类业务的运营支撑等能力，充分联动能、云、站、车端四侧，为车主提供更便宜、更清净、更便捷的综合能源补给服务。
[0028] 实施例2
[0029] 本法实施例提供了一种基于能源物联网云平台的综合能源管理系统。该综合能源管理系统基于实施例1所提供的能源物联网一体化系统实施例。
[0030] 结合实施例1，所述综合能源管理系统通过所述能源物联网云平台来管理所述综合能源站的能源调度和业务单元提供的所述换电、加氢和充电服务，所述能源物联网云平台包括能源智能调度子系统和能源业务支撑子系统；能源业务支撑子系统，提供充电管理、换电管理、氢站管理、车辆管理、订单与结算、运维与监控等功能模块，并与综合能源站业务单元联动，支撑综合能源站各类业务的开展。能源智能调度子系统，通过负荷预测、供能预测、价格分析等数据，制定最优的能源调度策略算法，下发调度指令至综合能源站各模块单元，优化综合能源站的能源供给。所述能源智能调度子系统根据所述综合能源站的用电或加氢负荷需求进行预测，及对所述综合能源站的供能单元的周期产量进行预测和价格分析，并根据预测和分析的结果，形成所述综合能源站的周期性和实时性的能源调度方案或电网馈电方案，下发调度指令至所述综合能源站的各单元并控制执行，用于优化综合能源站的能源供给。
[0031] 在本实施例中，如图3所示，所述能源智能调度子系统包括：
[0032] 能源负荷预测子模块，用于根据车辆运行负荷信息和每个所述综合能源站的业务单元用电或加氢负荷需求进行负荷预测，得到业务负荷预测值。
[0033] 在实际应用中，首先通过能源物联网云平台系统与BMS电池管理系统采集车辆充换电时间和时长，氢能源汽车添加氢能体积，换电站输出电池数量，充电站输出电量，电池储能站输出电量和时间，氢站输出氢能体积，天气信息，地理环境信息，车辆的电池信息，运行轨迹，当前车辆状态(平均时速，电池电量，氢容量，位置信息，车辆实时位置天气信息)；采集信息进行分析统计构建能源负荷预测模型与实时能源负荷预测模型。
[0034] 获取单位时间内的能源负荷，利用天气服务获取天气信息以及日期，地理环境，单位时间作为参数，根据专家库(天气因素，日期因素，地理环境因素)，获取天气，日期和地理环境向量值，输入到基于深度结构的多任务算法的能源负荷预测模型，完成预测，得出总能源负荷，各个站点的能源负荷以及电池储能站、换电站、充电站、氢站消耗能源负荷信息。
[0035] 获取实时能源负荷信息，要根据当前天气信息，地理环境(天气，地理信息服务获取)，时间段作为输入参数，根据专家库(司机驾驶行为因素，天气因素，日期因素，地理环境因素)，获取相对应因素向量值，输入到基于深度结构的多任务算法的实时能源负荷预测模型，完成预测，得到输入时间段的能源负荷，各个站点的能源负荷以及电池储能站、换电站、充电站、氢站消耗能源负荷信息。
[0036] 发供电能力预测子模块，用于根据每个所述综合能源站的供能单元的发电量的历史数据、未来天气信息以及政策信息，对所述综合能源站的供能单元的周期产量进行预测，得到供能预测值。
[0037] 在实际应用中，首先通过能源物联网平台系统采集单位时间内各个站点的风力发电站的输出功率，光伏发电站输出功率，电网输出功率，未来天气信息，地理环境信息，区域信息；采集信息进行分析统计构建发电能力预测模型，光伏发电预测模型，电网供电预测模型。
[0038] 风力发电站预测模型：未来天气信息(天气服务获取)，日期作为参数，根据专家库(天气因素：风力等级，地理环境因素：平原，高原，山区)，获取天气，地理环境变量值，输入到基于深度学习算法风力发电站预测模型，完成预测，计算得出各个站点的力发电站设备供电功率信息；
[0039] 光伏发电站预测模型：日期，未来天气信息(天气服务获取)，时间等参数，根据专家库(天气因素：阳光强弱，地理环境因素：平原，高原，山区)获取天气信息变量值，地理环境信息变量值，输入到基于深度学习算法的光伏发电站预测模型，完成预测，得出站点的光伏发电站设备供电功率信息；
[0040] 电网供电预测模型：根据区域信息数据，日期，时间数据，输入到电网供电预测模型，得出电网供电功率信息以及停电时间段。
[0041] 能源动态定价子模块，用于根据每个所述综合能源站的设备成本和运营成本、以及每个所述综合能源站的历史运营数据和历史销售情况，得到设备在一定周期内的能源定价方案。该模块需要根据能源价格智能分析子模块的模型作为参数进行价格定价，该模块需要针对充电桩，电池充电进行动态定价，主要包含成本价，销售价格等。针对充电站，需要输入站点，区域国网价格，时间参数作为输入，按照能源动态定价模型得出该站点的实时价格，这里还要考虑到运营活动的设置，针对站点不同活动要在定价的基础上进行价格浮动调整，同时定价规则还要考虑人工干预情况，即需要运营人员手动设置的价格，不参考分析的结果进行定价情况，这种情况主要考虑临时情况(突发的天灾，人祸等情况)，同时还要考虑异常情况报警，包含价格出现过高，过低情况，不符合市场规律的定价情况。针对换电站的电池定价：需要考虑电池型号，电池成本价格，地理环境因素，充电站设备的成本价格以及不同站点的参考价格，同样需要考虑到运营活动的设置，针对站点不同活动要在定价的基础上进行价格浮动调整，也需要考虑人工干预情况，即需要运营人员手动设置的价格，不参考分析的结果进行定价情况。
[0042] 能源价格智能分析子模块，用于通过分析对比不同区域、不同时间段、不同政策和不同供电方式的电价，确定能源使用价格方案。
[0043] 在实际应用中，首先采集数据，对数据进行统计学分析，然后构建价格分析模型，并加入影响因素，包含区域政策因素，地理环境因素，运营成本，区域电网价格，时间因素，运营人员设置的收益目标以及需要添加的人为因素(例：政府鼓励政策，实行的优惠政策；天灾)，通过调整影响因素，优化价格分析模型。政策影响因素：价格的制定需要符合区域内政策的规定；运营成本因素：定价需要在运营成本基础上进行考虑定价，否则影响定价合理性；区域电网价格因素：针对充电设备，不同区域的地方价格不同；时间因素：不同时间段内的电网价格是不同的，以及供电能力也是不相同的。
[0044] 能源调度主模块，用于根据所述供能预测值、所述业务负荷预测值以及所述能源使用价格方案，制定所述能源调度方案或所述电网馈电方案，并将所述能源调度方案或所述电网馈电方案推送至各个所述综合能源站，其中，所述能源调度方案包括对储能、充换电业务和制氢业务的能源供给调度。
[0045] 在实际应用中，能源调度主模块根据业务负荷预测数据、能源供给预测数据，结合能源成本价格数据，制定能源调度算法与策略，确定供能单元、储能单元、业务单元的控制方案。整个过程结合数天预测数据做到提前规划，并结合车辆实时运行过程数据进行主动性算法纠偏，同时滚动下发控制指令，做到实时控制调度。各个控制单元，包括供能单元、储能单元、业务单元，通过云平台从能源调度主模块处获取能源调度策略，并执行相应控制指令，包括电网协同供能并网开\关、储能系统并网充电\放电、充电站\换电站\制氢站的能耗控制优化等。实现包括新能源(风能、太阳能)优先供能、新能源储能\制氢、电网协同补能、谷电储能、电网馈电等能源交互的最优化调度。
[0046] 在本实施例中，所述能源智能调度子系统还包括：
[0047] 氢能调度模块，用于将富余的氢气调度到需求较大的区域并供所述车辆或市场出售使用。
[0048] 在本实施例中，结合如图4中所示，所述能源业务支撑子系统包括：
[0049] 综合能源站管理模块，用于管理多个所述综合能源站，提供多个所述综合能源站的分布信息和服务信息。
[0050] 车辆调度模块，用于管理多个所述车辆的匹配能源站调度；司机在行驶过程中，当车辆电量/燃料过低，或者续航里程不足以满意到达目的地时，根据当前的车辆位置、结合路况、能源需求类型，自动向司机推荐距离较近的综合能源站，并推荐给司机以供选择。司机点击前往后，导航到推荐的能源站，并展示出当前能源站的可用车位、等待时间等信息。
[0051] 充电管理模块，用于远程控制充电桩控制单元开关，支撑所述综合能源站的充电服务，并记录充电计量信息；司机使用移动端APP/小程序扫码、站点车牌自动识别等方式，将人、车、设备ID等信息上传至能源物联网云平台端进行识别认证，云平台通过网络远程控制充电桩控制单元开关，实现司机自助充电，
[0052] 系统形成订单，并对使用过程进行监控跟踪，同时记录充电时间、电量等计量信息用于费用结算。
[0053] 换电管理模块，用于远程控制换电控制单元开关，支撑所述综合能源站的换电服务，并记录换电计量信息；司机使用移动端APP/小程序扫码、站点车牌自动识别等方式，将人、车、设备ID等信息上传至能源物联网云平台端进行识别认证，云平台通过网络远程控制换电控制单元开关，实现司机自助换电，系统对使用过程进行监控跟踪，同时记录换电时间、电量等计量信息用于费用结算。
[0054] 氢业务管理模块，用于远程控制加氢控制单元开关，支撑所述综合能源站的加氢服务，并记录加氢计量信息；综合能源站在电能充沛或者过量的情况下，可使用部分电能制备氢气，最终形成氢气燃料后存储起来。使用氢能源汽车的司机使用APP/小程序扫码、站点车牌自动识别等方式，将人、车、设备ID等信息上传至能源物联网云平台端进行识别认证，认证通过后，云平台通过网络远程控制加氢控制单元开关，实现司机自助加氢，系统形成订单，并对使用过程进行监控跟踪，同时记录加氢时间、体积等计量信息用于费用结算。
[0055] 电池资产管理模块，用于管理电池资产的全生命周期数据，所述全生命周期数据包括从生产环节、出厂环节、到运营使用环节以及报废环节的完整数据链条；电池资产管理模块利用区块链技术保障电池资产数据可靠、可信、可用，用以支撑电池租赁、梯次利用、证券化等交易行为认证。
[0056] 费用结算模块，用于在费用结算模式为实时或周期性结算模式的情况下，基于费用结算信息为所述车辆提供费用结算服务，所述费用结算信息包括充所述充电计量信息、所述换电计量信息和所述加氢计量信息中至少之一。
[0057] 在本实施例中，所述费用结算模块还用于在所述费用结算模式为周期性结算模式的情况下，利用所述车辆在上个结算周期所使用的总里程数和耗电量，为所述车辆提供所述费用结算服务。计费规则分开两种，一种是按量付费，司机在综合能源站完成充换电、或者加氢操作后，自动根据当前使用的电量、氢气等信息，计算出结算的费用；另外一种是按上次行驶里程付费，司机在到达综合能源站后，可按上个周期使用的总里程进行付费，以此循环。
[0058] 司机结算时有两种方式，分别为周期性结算和实时结算。
[0059] 司机通过扫码支付、或者在App/小程序点击支付等方式，完成整个能源补给的流程。同时，生成本次的费用明细，包括电价、氢价、优惠等信息，生成用户账单。对于运营管理者，可以按时间段生成当天、当月的销售统计结果以及销售明细等信息。
[0060] 针对多场景供电和多场景使用情况，利用区块链技术建立多方可信交易网络，订单生成后或支付完成后生成本次的订单信息或交易账单信息，保证供电方和用电方订单与结算安全，创建可信的交易环境。
[0061] 运维管理模块通过数字孪生技术，运维人员可以实时查看综合能源站的各项监控信息和站内正在进行的充电、换电、加氢等操作过程。当发生异常警告时，可第一时间收到消息通知，并快速处理。同时，对于综合能源站的当前储能情况，随时掌握，以便后续处理操作。管理员可以维护能源站的基础信息、配置信息，可以查询管理用户资料，查询订单账号等信息。
[0062] 对于用户提交的反馈建议，运维人员第一时间处理并将结果反馈给用户。在本实施例中，所述车辆包括充电式车辆、增程式车辆、氢能车辆、换电式车辆、混动式车辆。
[0063] 在本实施例中，所述供能单元还包括火力发电站、天然气发电站、核电站和电网。
[0064] 由上述实施例提供的技术方案可见，本实用新型实施例通过能源物联网云平台对综合能源站和车辆之间的信息进行互联互通，充分联动能、云、站和用户四侧，可以为车辆提供更准确的能源补给方案，以及为综合能源站提供更精确的能源调度方案；通过为车辆提供车辆补能方案，使得用户可以通过车辆补能方案快速进行能源补给，提高了能源补给速率；由于多个综合能源站均与能源物联网云平台相连，能源物联网云平台可以制定出更为合理的能源调度方案，使得综合能源站可以基于能源调度方案平衡能源供能和需求，通过提前预测与实时调度，大幅优化与提升能源供给能力，快速为用户提供更加优惠、更加可靠的能源服务，消除用户使用新能源汽车的顾虑；在综合能源站中设置换电装置和加氢装置，可以通过换电装置进行换电，通过加氢装置为氢能汽车提供氢气，解决不同能源类型的新能源汽车的能源补给问题，进一步推动了新能源汽车的落地和推广。同时在综合能源站中设置制氢子系统，可以快速为车辆提供加氢服务。
[0065] 以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0066] 以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
