专利名称：光储式电动汽车充换电站的制作方法
技术领域：
本发明涉及光储式电动汽车充换电站，属于供电系统领域。
背景技术：
目前，美国、日本、以色列、法国、英国等国家都已开始建设各自的电动汽车充电设施，主要以充电为主，其中美国、以色列在换电站方面正在开展相关工作。国家电网公司在 2010年对电动汽车充电的模式提出了“换电为主，插充为辅、集中充电、统一配送”的原则。 2011年，国家电网公司在浙江建成我国首个电动汽车智能充换电服务网络，也是国际上首个实现城际互联的电动汽车智能充换电服务网络，中国的换电站已走在世界的领先地位。因此建设充换电站智能充换电服务网络的重中之重，而清洁可再生能源发电是解决能源问题的重要手段，已成为当前世界发展趋势，因此将电动汽车充换电站建设结合清洁可再生能源发电，即“清洁可再生能源发电一储能一充换电”的模式，该模式不仅可以减少电动汽车充换电对电网的冲击、更加清洁环保，而且可以在电网条件不具备的偏远地区建设，或在长途公路上作为应急充电设施，因此该模式充换电站的研究和建设对推广电动汽车的应用、建设节能环保型社会有着重要意义，将有非常广阔的应用前景。当前，电动汽车充换电站以交流电网为供电源，存在以下问题一、因国家电网资源紧张，因此完全依赖国家电网会给国家增加负担；二、目前，电动汽车充电站大多不配置蓄电池组，当电网停电时，无法为电动汽车进行充电；而电动汽车换电站虽然配置大量的蓄电池组，在电网停电时可以满足一定程度的电动汽车换电需求，但当电网长时间停电时，就无法满足电动汽车换电需求。
发明内容
本发明目的是为了解决现有动汽车充换电站以交流电网为供电源存在的问题 一、因国家电网资源紧张，因此完全依赖国家电网会给国家增加负担；二、目前，电动汽车充电站大多不配置蓄电池组，当电网停电时，无法为电动汽车进行充电；而电动汽车换电站虽然配置大量的蓄电池组，当电网停电时，可以满足一定程度的电动汽车换电需求，但当电网长时间停电时，就无法满足电动汽车换电需求。本发明所述光储式电动汽车充换电站，它包括光伏发电系统、蓄电池储能系统、电动汽车充电站、站用负荷、主断路器、光伏系统并网断路器、负荷断路器、光伏接入断路器、 太阳能电池组件断路器和蓄电池组断路器，所述光伏发电系统包括太阳能电池组件、并网逆变器和光伏供电管理系统，光伏供电管理系统的输出端与太阳能电池组件的控制端相连，太阳能电池组件的直流输出端与并网逆变器的直流输入端相连，并网逆变器的交流输出端与太阳能电池组件断路器的一端相连，太阳能电池组件断路器的另一端挂接在光伏系统供电母线上；所述蓄电池储能系统包括蓄电池组、电池管理系统和双向逆变器，电池管理系统的输出端与蓄电池组的控制端相连，蓄电池组的电能输入输出端与双向逆变器的一端相连，双向逆变器的另一端与蓄电池组断路器的一端相连，蓄电池组断路器的另一端挂接在负荷供电母线上；电动汽车充电站和站用负荷均挂接在负荷供电母线上；所述光伏系统供电母线通过光伏系统并网断路器与交流电网下设的380V母线相连，所述负荷供电母线通过负荷断路器与交流电网下设的380V母线相连，所述光伏系统供电母线和所述负荷供电母线之间通过光伏接入断路器相连，交流电网与所述380V母线之间设置主断路器。本发明的优点本发明所述光储式电动汽车充换电站可实现电动汽车蓄电池的充电模式和换电模式。本发明很好的解决了新能源发电中，光伏发电与电动汽车充电和换电结合的问题。其大量应用能缓解国家电网紧张的现状，且保证在电网正常运行和电网出现故障时，电动汽车充电工作和换电工作的顺利进行。光储式电动汽车充换电站通过光伏发电系统提供电力，电动汽车用蓄电池作为储能单元，整个系统并入城市配电网，既可以实现电动汽车充电、换电的需要，又可以为配电网提供紧急备用电源，同时由于蓄电池储能系统的缓冲作用，减小了光伏发电的波动对电网的影响。
图1为光储式电动汽车充换电站的结构示意图；图2是光伏发电系统的结构示意图；图3是蓄电池储能系统的结构示意图；图4是光储式电动汽车充换电站处于孤网、并网运行时的切换系统示意图；图5是在阳光照射并且光线充足时的能量流动示意图，太阳能电池组件发出的能量向充电站及站用负荷供电，同时为蓄电池组储能，多余的电力送入电网；图6是在有阳光照射，但太阳能电池组件的输出能量不够充电站及站用负荷使用、但太阳能电池组件的输出能量与蓄电池组的输出能量之合够为充电站及站用负荷使用时的能量流动示意图，此时蓄电池组与太阳能电池组件同时向充电站及站用负荷提供能量；图7是在有阳光照射，但太阳能电池组件与蓄电池组的输出能量之合不够充电站及站用负荷使用时的能量流动示意图，此时蓄电池组、太阳能电池组件和交流电网同时向充电站及站用负荷提供能量；图8是在有阳光照射，但太阳能电池组件的输出能量不够充电站及站用负荷使用，并且蓄电池组无法输出能量时的能量流动示意图，此时交流电网也向充电站及站用负荷提供能量，同时蓄电池组开始储能；图9是在无日照或太阳能电池组件输出不足以向充电站及站用负荷提供能量时的能量流动示意图，由蓄电池组单一能源向充电站及站用负荷供电，本运行模式的前提是蓄电池组的输出能量可以满足需求；图10是在无日照或太阳能电池组件输出不足以向充电站及站用负荷提供能量时的能量流动示意图，由交流电网单一能源向充电站及站用负荷供电，本运行模式的前提是蓄电池组无法输出能量；图11是在无日照或太阳能电池组件输出不足以向充电站及站用负荷提供能量， 并且蓄电池组的输出能量也无法满足需求时的能量流动示意图，此时交流电网向充电站及站用负荷提供能量。
具体实施例方式具体实施方式
一下面结合图1至11说明本实施方式，本实施方式所述光储式电动汽车充换电站，它包括光伏发电系统、蓄电池储能系统、电动汽车充电站6、站用负荷7、 主断路器8、光伏系统并网断路器9、负荷断路器10、光伏接入断路器11、太阳能电池组件断路器12和蓄电池组断路器13，所述光伏发电系统包括太阳能电池组件1、并网逆变器2和光伏供电管理系统14， 光伏供电管理系统14的输出端与太阳能电池组件1的控制端相连，太阳能电池组件1的直流输出端与并网逆变器2的直流输入端相连，并网逆变器2的交流输出端与太阳能电池组件断路器12的一端相连，太阳能电池组件断路器12的另一端挂接在光伏系统供电母线上；所述蓄电池储能系统包括蓄电池组3、电池管理系统4和双向逆变器5，电池管理系统4的输出端与蓄电池组3的控制端相连，蓄电池组3的电能输入输出端与双向逆变器5 的一端相连，双向逆变器5的另一端与蓄电池组断路器13的一端相连，蓄电池组断路器13 的另一端挂接在负荷供电母线上；电动汽车充电站6和站用负荷7均挂接在负荷供电母线上；所述光伏系统供电母线通过光伏系统并网断路器9与交流电网下设的380V母线相连，所述负荷供电母线通过负荷断路器10与交流电网下设的380V母线相连，所述光伏系统供电母线和所述负荷供电母线之间通过光伏接入断路器11相连，交流电网与所述380V母线之间设置主断路器8。光伏发电系统选用分散型的并网方案，分散型并网方式是选择户外用的小型并网逆变器安装在楼的屋顶，将光伏组件产生的直流电直接变成380V交流电，然后将每台小型逆变器的交流侧汇流后并入配电网。下面定义微网系统，本实施方式中微网系统包括光伏发电系统、蓄电池储能系统、 电动汽车充电站6和站用负荷7。微网系统工作在孤网和并网两种状态。所述孤网运行状态时，白天，在阳光充足时，由光伏发电系统为整个站供电；在阳光不足，光伏发电不足以为整个站供电时，由蓄电池储能系统和光伏系统共同为整个站提供电能。当夜晚时，由蓄电池储能系统单独为整个站提供电能。所述并网运行状态时，白天，在阳光充足时，由光伏发电系统为整个站供电；在阳光不足时，光伏发电不足以为整个站供电时，由光伏发电系统和电网为整个站供电。当夜晚时，由电网为整个站提供电能。所述电动汽车充电站6是为电动汽车提供快速、慢速充电的充电设施。本实施方式所述光储式电动汽车充换电站各部件之间存在着能量流动，共有七种模式。这七种模式主要根据光照强度、充电站及站用负荷大小、蓄电池的能量存储情况而进行模式1 参见图5，在阳光照射并且光线充足时，太阳能电池组件发出的能量向充电站及站用负荷供电，同时为蓄电池组储能，多余的电力送入电网；模式2 参见图6，在有阳光照射，但太阳能电池组件的输出能量不够充电站及站用负荷使用、但太阳能电池组件的输出能量与蓄电池组的输出能量之合够为充电站及站用负荷使用，此时蓄电池组与太阳能电池组件同时向充电站及站用负荷提供能量；模式3 参见图7，在有阳光照射，但太阳能电池组件与蓄电池组的输出能量之合不够充电站及站用负荷使用时，此时蓄电池组、太阳能电池组件和交流电网同时向充电站及站用负荷提供能量；模式4:参见图8，在有阳光照射，但太阳能电池组件的输出能量不够充电站及站用负荷使用，并且蓄电池组无法输出能量时的能量流动示意图，此时交流电网也向充电站及站用负荷提供能量，同时蓄电池组开始储能；模式5，参见图9，在无日照或太阳能电池组件输出不足以向充电站及站用负荷提供能量时的能量流动示意图，由蓄电池组单一能源向充电站及站用负荷供电，本运行模式的前提是蓄电池组的输出能量可以满足需求；模式6 参见图10，在无日照或太阳能电池组件输出不足以向充电站及站用负荷提供能量时，由交流电网单一能源向充电站及站用负荷供电，本运行模式的前提是蓄电池组无法输出能量；模式7 参见图11，在无日照或太阳能电池组件输出不足以向充电站及站用负荷提供能量，并且蓄电池组的输出能量也无法满足需求时，此时交流电网向充电站及站用负荷提供能量。
具体实施方式
二 本实施方式对实施方式一进一步说明，它还包括监控制系统 15，监控制系统15挂接在负荷供电母线上，监控制系统15包括供电监控系统、充电监控系统、电能质量监控系统和视频监控系统，所述供电监控系统用于监测供电系统的运行情况，包括显示供电系统主接线，检测功率、电量及电流等电气量，所述供电系统包括光伏发电系统和交流电网； 所述充电监控系统监测电动汽车蓄电池的充电信息、充电状态、充电结算情况；所述电能质量监控系统用于监测电能质量、监测电流总畸变率、电压总畸变率、各次电流畸变率和各次电压畸变；所述视频监控系统，用于监测电动汽车充电站6的安保情况，通过摄像头对电动汽车充电站6进行监视。供电系统主要为充电设备提供电源，同时也为监控系统、照明等站用负荷提供电源，是整个充电站运行的基础。供电系统，一方面负责整个充电站提供电源，另一方面负责给交流桩提供电源。光伏发电系统的输出接入此配电柜，为交流电动汽车充电站提供电力。 供电系统由电网和光伏发电系统供电。充电系统电动汽车充电站的核心部分，包括充电柜、 电动汽车充电站及线路等设施。电动汽车充电站是为电动汽车提供快速、慢速充电的充电设施。电动汽车充电站包括直流电动汽车充电站和交流电动汽车充电站。监控系统是光储式电动汽车充换电站安全运营的保障系统。
具体实施方式
三下面结合图3说明本实施方式，本实施方式对实施方式一进一步说明，电池管理系统4利用温度传感器采集蓄电池组3的温度信号、利用霍尔传感器采集蓄电池组3的电流信号和电压信号；根据采集的信号估计蓄电池组3的剩余电量，当蓄电池组3的电压过低或过高、或者温度过高时进行报警；电池管理系统4对蓄电池组3的能量进行均衡，保证蓄电池组3中的各单体电池电量的一致性；电池管理系统4将蓄电池组3的信息通过485总线或CAN总线发送给光伏供电管理系统14。
权利要求
1.光储式电动汽车充换电站，其特征在于，它包括光伏发电系统、蓄电池储能系统、 电动汽车充电站(6)、站用负荷(7)、主断路器(8)、光伏系统并网断路器(9)、负荷断路器 (10)、光伏接入断路器(11)、太阳能电池组件断路器(12)和蓄电池组断路器(13)，所述光伏发电系统包括太阳能电池组件(1)、并网逆变器( 和光伏供电管理系统(14)，光伏供电管理系统(14)的输出端与太阳能电池组件(1)的控制端相连，太阳能电池组件(1)的直流输出端与并网逆变器O)的直流输入端相连，并网逆变器O)的交流输出端与太阳能电池组件断路器(1 的一端相连，太阳能电池组件断路器(1 的另一端挂接在光伏系统供电母线上；所述蓄电池储能系统包括蓄电池组(3)、电池管理系统(4)和双向逆变器(5)，电池管理系统的输出端与蓄电池组(3)的控制端相连，蓄电池组(3)的电能输入输出端与双向逆变器(5)的一端相连，双向逆变器(5)的另一端与蓄电池组断路器(13)的一端相连， 蓄电池组断路器(13)的另一端挂接在负荷供电母线上；电动汽车充电站(6)和站用负荷(7)均挂接在负荷供电母线上；所述光伏系统供电母线通过光伏系统并网断路器(9)与交流电网下设的380V母线相连，所述负荷供电母线通过负荷断路器(10)与交流电网下设的380V母线相连， 所述光伏系统供电母线和所述负荷供电母线之间通过光伏接入断路器(11)相连， 交流电网与所述380V母线之间设置主断路器(8)。
2.根据权利要求1所述光储式电动汽车充换电站，其特征在于，它还包括监控制系统(15)，监控制系统(15)挂接在负荷供电母线上，监控制系统(15)包括供电监控系统、充电监控系统、电能质量监控系统和视频监控系统，所述供电监控系统用于监测供电系统的运行情况，包括显示供电系统主接线，检测功率、电量及电流等电气量，所述供电系统包括光伏发电系统和交流电网；所述充电监控系统监测电动汽车蓄电池的充电信息、充电状态、充电结算情况； 所述电能质量监控系统用于监测电能质量、监测电流总畸变率、电压总畸变率、各次电流畸变率和各次电压畸变；所述视频监控系统，用于监测电动汽车充电站(6)的安保情况，通过摄像头对电动汽车充电站(6)进行监视。
3.根据权利要求1所述光储式电动汽车充换电站，其特征在于，电池管理系统(4)利用温度传感器采集蓄电池组(3)的温度信号、利用霍尔传感器采集蓄电池组(3)的电流信号和电压信号；根据采集的信号估计蓄电池组⑶的剩余电量，当蓄电池组⑶的电压过低或过高、或者温度过高时进行报警；电池管理系统(4)对蓄电池组(3)的能量进行均衡，保证蓄电池组(3)中的各单体电池电量的一致性；电池管理系统(4)将蓄电池组(3)的信息通过485总线或CAN总线发送给光伏供电管理系统(14)。
全文摘要
光储式电动汽车充换电站，属于供电系统领域，本发明为现有动汽车充换电站以交流电网为供电源存在的问题。本发明所述光储式电动汽车充换电站，它包括光伏发电系统、蓄电池储能系统、电动汽车充电站和站用负荷，所述光伏发电系统包括太阳能电池组件、并网逆变器和光伏供电管理系统，挂接在光伏系统供电母线上；所述蓄电池储能系统包括蓄电池组、电池管理系统和双向逆变器，挂接在负荷供电母线上；电动汽车充电站和站用负荷均挂接在负荷供电母线上；所述光伏系统供电母线和负荷供电母线分别与交流电网下设的380V母线相连，所述光伏系统供电母线和所述负荷供电母线之间通过光伏接入断路器相连。
文档编号H02J7/00GK102355023SQ20111030214
公开日2012年2月15日 申请日期2011年9月28日 优先权日2011年9月28日
发明者徐冰亮, 徐明宇, 武国良, 穆兴华, 董尔佳, 陈晓光 申请人:黑龙江省电力科学研究院