專利名稱：光儲式電動汽車充換電站的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光儲式電動汽車充換電站，屬于供電系統(tǒng)領域。
背景技術：
目前，美國、日本、以色列、法國、英國等國家都已開始建設各自的電動汽車充電設施，主要以充電為主，其中美國、以色列在換電站方面正在開展相關工作。國家電網公司在 2010年對電動汽車充電的模式提出了“換電為主，插充為輔、集中充電、統(tǒng)一配送”的原則。 2011年，國家電網公司在浙江建成我國首個電動汽車智能充換電服務網絡，也是國際上首個實現(xiàn)城際互聯(lián)的電動汽車智能充換電服務網絡，中國的換電站已走在世界的領先地位。因此建設充換電站智能充換電服務網絡的重中之重，而清潔可再生能源發(fā)電是解決能源問題的重要手段，已成為當前世界發(fā)展趨勢，因此將電動汽車充換電站建設結合清潔可再生能源發(fā)電，即“清潔可再生能源發(fā)電一儲能一充換電”的模式，該模式不僅可以減少電動汽車充換電對電網的沖擊、更加清潔環(huán)保，而且可以在電網條件不具備的偏遠地區(qū)建設，或在長途公路上作為應急充電設施，因此該模式充換電站的研究和建設對推廣電動汽車的應用、建設節(jié)能環(huán)保型社會有著重要意義，將有非常廣闊的應用前景。當前，電動汽車充換電站以交流電網為供電源，存在以下問題一、因國家電網資源緊張，因此完全依賴國家電網會給國家增加負擔；二、目前，電動汽車充電站大多不配置蓄電池組，當電網停電時，無法為電動汽車進行充電；而電動汽車換電站雖然配置大量的蓄電池組，在電網停電時可以滿足一定程度的電動汽車換電需求，但當電網長時間停電時，就無法滿足電動汽車換電需求。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有動汽車充換電站以交流電網為供電源存在的問題 一、因國家電網資源緊張，因此完全依賴國家電網會給國家增加負擔；二、目前，電動汽車充電站大多不配置蓄電池組，當電網停電時，無法為電動汽車進行充電；而電動汽車換電站雖然配置大量的蓄電池組，當電網停電時，可以滿足一定程度的電動汽車換電需求，但當電網長時間停電時，就無法滿足電動汽車換電需求。本發(fā)明所述光儲式電動汽車充換電站，它包括光伏發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池儲能系統(tǒng)、電動汽車充電站、站用負荷、主斷路器、光伏系統(tǒng)并網斷路器、負荷斷路器、光伏接入斷路器、 太陽能電池組件斷路器和蓄電池組斷路器，所述光伏發(fā)電系統(tǒng)包括太陽能電池組件、并網逆變器和光伏供電管理系統(tǒng)，光伏供電管理系統(tǒng)的輸出端與太陽能電池組件的控制端相連，太陽能電池組件的直流輸出端與并網逆變器的直流輸入端相連，并網逆變器的交流輸出端與太陽能電池組件斷路器的一端相連，太陽能電池組件斷路器的另一端掛接在光伏系統(tǒng)供電母線上；所述蓄電池儲能系統(tǒng)包括蓄電池組、電池管理系統(tǒng)和雙向逆變器，電池管理系統(tǒng)的輸出端與蓄電池組的控制端相連，蓄電池組的電能輸入輸出端與雙向逆變器的一端相連，雙向逆變器的另一端與蓄電池組斷路器的一端相連，蓄電池組斷路器的另一端掛接在負荷供電母線上；電動汽車充電站和站用負荷均掛接在負荷供電母線上；所述光伏系統(tǒng)供電母線通過光伏系統(tǒng)并網斷路器與交流電網下設的380V母線相連，所述負荷供電母線通過負荷斷路器與交流電網下設的380V母線相連，所述光伏系統(tǒng)供電母線和所述負荷供電母線之間通過光伏接入斷路器相連，交流電網與所述380V母線之間設置主斷路器。本發(fā)明的優(yōu)點本發(fā)明所述光儲式電動汽車充換電站可實現(xiàn)電動汽車蓄電池的充電模式和換電模式。本發(fā)明很好的解決了新能源發(fā)電中，光伏發(fā)電與電動汽車充電和換電結合的問題。其大量應用能緩解國家電網緊張的現(xiàn)狀，且保證在電網正常運行和電網出現(xiàn)故障時，電動汽車充電工作和換電工作的順利進行。光儲式電動汽車充換電站通過光伏發(fā)電系統(tǒng)提供電力，電動汽車用蓄電池作為儲能單元，整個系統(tǒng)并入城市配電網，既可以實現(xiàn)電動汽車充電、換電的需要，又可以為配電網提供緊急備用電源，同時由于蓄電池儲能系統(tǒng)的緩沖作用，減小了光伏發(fā)電的波動對電網的影響。


圖1為光儲式電動汽車充換電站的結構示意圖；圖2是光伏發(fā)電系統(tǒng)的結構示意圖；圖3是蓄電池儲能系統(tǒng)的結構示意圖；圖4是光儲式電動汽車充換電站處于孤網、并網運行時的切換系統(tǒng)示意圖；圖5是在陽光照射并且光線充足時的能量流動示意圖，太陽能電池組件發(fā)出的能量向充電站及站用負荷供電，同時為蓄電池組儲能，多余的電力送入電網；圖6是在有陽光照射，但太陽能電池組件的輸出能量不夠充電站及站用負荷使用、但太陽能電池組件的輸出能量與蓄電池組的輸出能量之合夠為充電站及站用負荷使用時的能量流動示意圖，此時蓄電池組與太陽能電池組件同時向充電站及站用負荷提供能量；圖7是在有陽光照射，但太陽能電池組件與蓄電池組的輸出能量之合不夠充電站及站用負荷使用時的能量流動示意圖，此時蓄電池組、太陽能電池組件和交流電網同時向充電站及站用負荷提供能量；圖8是在有陽光照射，但太陽能電池組件的輸出能量不夠充電站及站用負荷使用，并且蓄電池組無法輸出能量時的能量流動示意圖，此時交流電網也向充電站及站用負荷提供能量，同時蓄電池組開始儲能；圖9是在無日照或太陽能電池組件輸出不足以向充電站及站用負荷提供能量時的能量流動示意圖，由蓄電池組單一能源向充電站及站用負荷供電，本運行模式的前提是蓄電池組的輸出能量可以滿足需求；圖10是在無日照或太陽能電池組件輸出不足以向充電站及站用負荷提供能量時的能量流動示意圖，由交流電網單一能源向充電站及站用負荷供電，本運行模式的前提是蓄電池組無法輸出能量；圖11是在無日照或太陽能電池組件輸出不足以向充電站及站用負荷提供能量， 并且蓄電池組的輸出能量也無法滿足需求時的能量流動示意圖，此時交流電網向充電站及站用負荷提供能量。
具體實施例方式具體實施方式
一下面結合圖1至11說明本實施方式，本實施方式所述光儲式電動汽車充換電站，它包括光伏發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池儲能系統(tǒng)、電動汽車充電站6、站用負荷7、 主斷路器8、光伏系統(tǒng)并網斷路器9、負荷斷路器10、光伏接入斷路器11、太陽能電池組件斷路器12和蓄電池組斷路器13，所述光伏發(fā)電系統(tǒng)包括太陽能電池組件1、并網逆變器2和光伏供電管理系統(tǒng)14， 光伏供電管理系統(tǒng)14的輸出端與太陽能電池組件1的控制端相連，太陽能電池組件1的直流輸出端與并網逆變器2的直流輸入端相連，并網逆變器2的交流輸出端與太陽能電池組件斷路器12的一端相連，太陽能電池組件斷路器12的另一端掛接在光伏系統(tǒng)供電母線上；所述蓄電池儲能系統(tǒng)包括蓄電池組3、電池管理系統(tǒng)4和雙向逆變器5，電池管理系統(tǒng)4的輸出端與蓄電池組3的控制端相連，蓄電池組3的電能輸入輸出端與雙向逆變器5 的一端相連，雙向逆變器5的另一端與蓄電池組斷路器13的一端相連，蓄電池組斷路器13 的另一端掛接在負荷供電母線上；電動汽車充電站6和站用負荷7均掛接在負荷供電母線上；所述光伏系統(tǒng)供電母線通過光伏系統(tǒng)并網斷路器9與交流電網下設的380V母線相連，所述負荷供電母線通過負荷斷路器10與交流電網下設的380V母線相連，所述光伏系統(tǒng)供電母線和所述負荷供電母線之間通過光伏接入斷路器11相連，交流電網與所述380V母線之間設置主斷路器8。光伏發(fā)電系統(tǒng)選用分散型的并網方案，分散型并網方式是選擇戶外用的小型并網逆變器安裝在樓的屋頂，將光伏組件產生的直流電直接變成380V交流電，然后將每臺小型逆變器的交流側匯流后并入配電網。下面定義微網系統(tǒng)，本實施方式中微網系統(tǒng)包括光伏發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池儲能系統(tǒng)、 電動汽車充電站6和站用負荷7。微網系統(tǒng)工作在孤網和并網兩種狀態(tài)。所述孤網運行狀態(tài)時，白天，在陽光充足時，由光伏發(fā)電系統(tǒng)為整個站供電；在陽光不足，光伏發(fā)電不足以為整個站供電時，由蓄電池儲能系統(tǒng)和光伏系統(tǒng)共同為整個站提供電能。當夜晚時，由蓄電池儲能系統(tǒng)單獨為整個站提供電能。所述并網運行狀態(tài)時，白天，在陽光充足時，由光伏發(fā)電系統(tǒng)為整個站供電；在陽光不足時，光伏發(fā)電不足以為整個站供電時，由光伏發(fā)電系統(tǒng)和電網為整個站供電。當夜晚時，由電網為整個站提供電能。所述電動汽車充電站6是為電動汽車提供快速、慢速充電的充電設施。本實施方式所述光儲式電動汽車充換電站各部件之間存在著能量流動，共有七種模式。這七種模式主要根據光照強度、充電站及站用負荷大小、蓄電池的能量存儲情況而進行模式1 參見圖5，在陽光照射并且光線充足時，太陽能電池組件發(fā)出的能量向充電站及站用負荷供電，同時為蓄電池組儲能，多余的電力送入電網；模式2 參見圖6，在有陽光照射，但太陽能電池組件的輸出能量不夠充電站及站用負荷使用、但太陽能電池組件的輸出能量與蓄電池組的輸出能量之合夠為充電站及站用負荷使用，此時蓄電池組與太陽能電池組件同時向充電站及站用負荷提供能量；模式3 參見圖7，在有陽光照射，但太陽能電池組件與蓄電池組的輸出能量之合不夠充電站及站用負荷使用時，此時蓄電池組、太陽能電池組件和交流電網同時向充電站及站用負荷提供能量；模式4:參見圖8，在有陽光照射，但太陽能電池組件的輸出能量不夠充電站及站用負荷使用，并且蓄電池組無法輸出能量時的能量流動示意圖，此時交流電網也向充電站及站用負荷提供能量，同時蓄電池組開始儲能；模式5，參見圖9，在無日照或太陽能電池組件輸出不足以向充電站及站用負荷提供能量時的能量流動示意圖，由蓄電池組單一能源向充電站及站用負荷供電，本運行模式的前提是蓄電池組的輸出能量可以滿足需求；模式6 參見圖10，在無日照或太陽能電池組件輸出不足以向充電站及站用負荷提供能量時，由交流電網單一能源向充電站及站用負荷供電，本運行模式的前提是蓄電池組無法輸出能量；模式7 參見圖11，在無日照或太陽能電池組件輸出不足以向充電站及站用負荷提供能量，并且蓄電池組的輸出能量也無法滿足需求時，此時交流電網向充電站及站用負荷提供能量。
具體實施方式
二 本實施方式對實施方式一進一步說明，它還包括監(jiān)控制系統(tǒng) 15，監(jiān)控制系統(tǒng)15掛接在負荷供電母線上，監(jiān)控制系統(tǒng)15包括供電監(jiān)控系統(tǒng)、充電監(jiān)控系統(tǒng)、電能質量監(jiān)控系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，所述供電監(jiān)控系統(tǒng)用于監(jiān)測供電系統(tǒng)的運行情況，包括顯示供電系統(tǒng)主接線，檢測功率、電量及電流等電氣量，所述供電系統(tǒng)包括光伏發(fā)電系統(tǒng)和交流電網； 所述充電監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測電動汽車蓄電池的充電信息、充電狀態(tài)、充電結算情況；所述電能質量監(jiān)控系統(tǒng)用于監(jiān)測電能質量、監(jiān)測電流總畸變率、電壓總畸變率、各次電流畸變率和各次電壓畸變；所述視頻監(jiān)控系統(tǒng)，用于監(jiān)測電動汽車充電站6的安保情況，通過攝像頭對電動汽車充電站6進行監(jiān)視。供電系統(tǒng)主要為充電設備提供電源，同時也為監(jiān)控系統(tǒng)、照明等站用負荷提供電源，是整個充電站運行的基礎。供電系統(tǒng)，一方面負責整個充電站提供電源，另一方面負責給交流樁提供電源。光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出接入此配電柜，為交流電動汽車充電站提供電力。 供電系統(tǒng)由電網和光伏發(fā)電系統(tǒng)供電。充電系統(tǒng)電動汽車充電站的核心部分，包括充電柜、 電動汽車充電站及線路等設施。電動汽車充電站是為電動汽車提供快速、慢速充電的充電設施。電動汽車充電站包括直流電動汽車充電站和交流電動汽車充電站。監(jiān)控系統(tǒng)是光儲式電動汽車充換電站安全運營的保障系統(tǒng)。
具體實施方式
三下面結合圖3說明本實施方式，本實施方式對實施方式一進一步說明，電池管理系統(tǒng)4利用溫度傳感器采集蓄電池組3的溫度信號、利用霍爾傳感器采集蓄電池組3的電流信號和電壓信號；根據采集的信號估計蓄電池組3的剩余電量，當蓄電池組3的電壓過低或過高、或者溫度過高時進行報警；電池管理系統(tǒng)4對蓄電池組3的能量進行均衡，保證蓄電池組3中的各單體電池電量的一致性；電池管理系統(tǒng)4將蓄電池組3的信息通過485總線或CAN總線發(fā)送給光伏供電管理系統(tǒng)14。
權利要求
1.光儲式電動汽車充換電站，其特征在于，它包括光伏發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池儲能系統(tǒng)、 電動汽車充電站(6)、站用負荷(7)、主斷路器(8)、光伏系統(tǒng)并網斷路器(9)、負荷斷路器 (10)、光伏接入斷路器(11)、太陽能電池組件斷路器(12)和蓄電池組斷路器(13)，所述光伏發(fā)電系統(tǒng)包括太陽能電池組件(1)、并網逆變器( 和光伏供電管理系統(tǒng)(14)，光伏供電管理系統(tǒng)(14)的輸出端與太陽能電池組件(1)的控制端相連，太陽能電池組件(1)的直流輸出端與并網逆變器O)的直流輸入端相連，并網逆變器O)的交流輸出端與太陽能電池組件斷路器(1 的一端相連，太陽能電池組件斷路器(1 的另一端掛接在光伏系統(tǒng)供電母線上；所述蓄電池儲能系統(tǒng)包括蓄電池組(3)、電池管理系統(tǒng)(4)和雙向逆變器(5)，電池管理系統(tǒng)的輸出端與蓄電池組(3)的控制端相連，蓄電池組(3)的電能輸入輸出端與雙向逆變器(5)的一端相連，雙向逆變器(5)的另一端與蓄電池組斷路器(13)的一端相連， 蓄電池組斷路器(13)的另一端掛接在負荷供電母線上；電動汽車充電站(6)和站用負荷(7)均掛接在負荷供電母線上；所述光伏系統(tǒng)供電母線通過光伏系統(tǒng)并網斷路器(9)與交流電網下設的380V母線相連，所述負荷供電母線通過負荷斷路器(10)與交流電網下設的380V母線相連， 所述光伏系統(tǒng)供電母線和所述負荷供電母線之間通過光伏接入斷路器(11)相連， 交流電網與所述380V母線之間設置主斷路器(8)。
2.根據權利要求1所述光儲式電動汽車充換電站，其特征在于，它還包括監(jiān)控制系統(tǒng)(15)，監(jiān)控制系統(tǒng)(15)掛接在負荷供電母線上，監(jiān)控制系統(tǒng)(15)包括供電監(jiān)控系統(tǒng)、充電監(jiān)控系統(tǒng)、電能質量監(jiān)控系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，所述供電監(jiān)控系統(tǒng)用于監(jiān)測供電系統(tǒng)的運行情況，包括顯示供電系統(tǒng)主接線，檢測功率、電量及電流等電氣量，所述供電系統(tǒng)包括光伏發(fā)電系統(tǒng)和交流電網；所述充電監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測電動汽車蓄電池的充電信息、充電狀態(tài)、充電結算情況； 所述電能質量監(jiān)控系統(tǒng)用于監(jiān)測電能質量、監(jiān)測電流總畸變率、電壓總畸變率、各次電流畸變率和各次電壓畸變；所述視頻監(jiān)控系統(tǒng)，用于監(jiān)測電動汽車充電站(6)的安保情況，通過攝像頭對電動汽車充電站(6)進行監(jiān)視。
3.根據權利要求1所述光儲式電動汽車充換電站，其特征在于，電池管理系統(tǒng)(4)利用溫度傳感器采集蓄電池組(3)的溫度信號、利用霍爾傳感器采集蓄電池組(3)的電流信號和電壓信號；根據采集的信號估計蓄電池組⑶的剩余電量，當蓄電池組⑶的電壓過低或過高、或者溫度過高時進行報警；電池管理系統(tǒng)(4)對蓄電池組(3)的能量進行均衡，保證蓄電池組(3)中的各單體電池電量的一致性；電池管理系統(tǒng)(4)將蓄電池組(3)的信息通過485總線或CAN總線發(fā)送給光伏供電管理系統(tǒng)(14)。
全文摘要
光儲式電動汽車充換電站，屬于供電系統(tǒng)領域，本發(fā)明為現(xiàn)有動汽車充換電站以交流電網為供電源存在的問題。本發(fā)明所述光儲式電動汽車充換電站，它包括光伏發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池儲能系統(tǒng)、電動汽車充電站和站用負荷，所述光伏發(fā)電系統(tǒng)包括太陽能電池組件、并網逆變器和光伏供電管理系統(tǒng)，掛接在光伏系統(tǒng)供電母線上；所述蓄電池儲能系統(tǒng)包括蓄電池組、電池管理系統(tǒng)和雙向逆變器，掛接在負荷供電母線上；電動汽車充電站和站用負荷均掛接在負荷供電母線上；所述光伏系統(tǒng)供電母線和負荷供電母線分別與交流電網下設的380V母線相連，所述光伏系統(tǒng)供電母線和所述負荷供電母線之間通過光伏接入斷路器相連。
文檔編號H02J7/00GK102355023SQ20111030214
公開日2012年2月15日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權日2011年9月28日
發(fā)明者徐冰亮, 徐明宇, 武國良, 穆興華, 董爾佳, 陳曉光 申請人:黑龍江省電力科學研究院