电动汽车充电站10kW光伏发电系统

产品与解决方案 电动汽车充电站10kW光 冯 巍 (湖北追日新能源技术有限公司) 伏发电系统 摘要 随着锂离子动力电池的技术进步和成本降低，数量庞大的乘用车必然是纯电动汽车的 发展方向。充电基础设施的建设是纯电动汽车发展的必要保证，是大力发展纯电动乘用车 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 得 以顺利实施、降低运行成本、获得良好运行效果的重要环节。同时进一步采用清洁能源，如太阳 能等作为充电能量的供给源，亦成为一个新的课题，并将为电动汽车的发展带来蓬勃生机。 关键词：光伏发电；并网；智能充电机 1 引言 而极大地促进纯电动乘用车的推J'．应用。 在国家大力提倡发展新能源汽车的背景下，经 过一段时期的发展，目前综合各种充电思路和具体 实施情况，基本上可以归纳为慢充和快充两种方式。 快速允电的可能性和车辆利用率方而还存在不确定 的因素。对现有动力电池在实验室内进行的快速充 电实验结果表明，采用适当的快速充电方法，在满 充满放的工况F，可以将充电时间缩短至常规允电 时间的1／3，而快速允电对电池循环寿命的影响与常 规充电相当。对于动力电池在车载、复杂环境温度 等情况下的快速充电技术，是目前亟需开展的研究 验证工作。 动力电池的梯次利用也将是提高能源综合利用 率的一个重要环节。按照国家的有关规定，电动汽车 动力蓄电池的实际容量衰退至其标称容量的80％后， 应该进行淘汰。当电动汽车大规模应用后，已淘汰的 动力蓄电池仍然是一笔巨大的财富，可以在电网储能 应用方面发挥重要作用。利用困家对太阳能发电等的 优惠政策，加入光伏发电系统，与储能系统组成充电 站微网系统，一方面可以平衡充电站新增的用电负 荷，从而对电网供电容量不构成新的需求，减少电网 增容所需的投资和施工工程，另外一方面可以为未来 的“智能电网”作好充足的技术储备。 因此，建设引入微网系统的示范充电站，构建 商业化运营充电站的基本结构形式，探索服务内容 与模式，研究及验证动力蓄电池组的快速充电技术， 研制及验证低成本更换系统技术，研究新能源发电、 储能等在充电站的应用技术，就可以解决乘用车充 电站如何建设，如何运营，如何管理等一系列问题， 以此来形成技术规范和标准，推J“至全国使用，从 94I电号技肃20lo．第lo$1 2光伏发电设计案例 2010年8月10日上午，由襄樊供电公司建设 的湖北省第一座电动汽车充电站一国家电网襄樊邓 城电动汽车充电站举行了隆重的启用庆典。这也标 志着由湖北追日新能源技术有限公司自主研发制造 的10kW光伏微网发电系统在该站正式投入使用。 该电动汽车充电站光伏发电系统由光伏电池组 件、直流汇流箱、DC／DC光伏控制器、储能电池、 逆变电源、控制与保护电路等主要单元构成，本系 统光伏组件总安装容量为10kWp，晴天日发电量大 于40kWh，锂电池储能容量40kWh(光伏组件的安 装容量和锂电池储能容量均可根据客户需求分别进 行调整)，可保证用电点的照明系统(安装容量不大 于14kW的照明设备)2个小时以上的应急用电。 光伏发电系统采用自动切换的运行方式，当监 控电路检测到由电网供电的照明系统失电或停电 时，自动切断照明系统与电网的联接线路，立即启 动逆变电源向照明系统供电。当电网的供电恢复正 常后，自动转换到正常工作状态。 光伏发电系统的特点如F：自动切换，无需人 工干预；利用光伏组件进行充电，清洁能源，绿色 环保：采用大容量锂电池，确保照明系统有2小时 的后备时间；市电供电优先，系统运行可靠性高。 太阳能光伏智能充放电系统示意图(见图2)。 在图2中，湖北追日新能源技术有限公司提供了 三种能量转换技术： (1)太阳能电池组件到锂电池：DC／DC储能。 这一部分是直流到直流的变换，总所周知太阳发出 的电能是不稳定，是随时间，光照，温度等变化而 万方数据 图l 产品与解决方案 才能最大效率的利用太阳能。 (2)太阳能电池组件直接并网发电：DC／AC 并网。这一部分是卣流到交流的变换，将光伏组件 的直流电能转换为与电网同频率、同相位的jF弦电 能，供用电单位使用或直接并入电网发电。 (3)储能锂电池放电：DC／AC变换。这一部分 是把锂电池储存的直流电转换为交流电，在这罩追 日新能源公司研制的智能充电机，不仅可以充电， 而且可以将电池储存的能量逆变回电网。 湖北追日新能源技术有限公司设计制造的光伏 储能系统，主要是由光伏控制器和储能镡电池构成。 利用光伏控制器有效控制太阳能电池向储能锂电池 充电，使储能锂电池在安全工作电压、电流范围内 工作。可为牧区、边防、海岛等电网覆盖不到的地 区提供照明用电。 3智能充电构建分布式智能电网 追日新能源研制的智能允电机(系列)产品， 采用当今国际领先技术，以DSP数字处理器为核心， 通过优化的程序和模块化的结构实现对动力蓄电池 的充放电控制。该产品具有多种充电模式，安全可 靠，稳定精度高，电压适应范围宽，放电能量回馈 电网等特点；可适用于各种电动人型客车、电动乘 用车、电动工具车等充电使用，亦可用于动力蓄电 图2太阳能光伏充放电系统 池的制造，检测和实验的工艺环节。 变化的，这就要求我们前级Dc输入范围要宽，这样 其控制示意图如图3。 2010年第10期电气技成l95 万方数据 产品与解决方案 图3 主要技术指标为：输入电压AC380V士10％； 输出电压DC350．750V；输出电流0．100A；输出纹 波为l％(满载)；电爪稳定精度≤1％；电流稳定精 度≤l％；最大效率为97％；THD<3％；PF>0．99。 图4 75kW／750V整车充电设备外观 产品优势为： (1)高效：转换效率高达94％以上。目前国家 电网对充电机的标准中要求转换效率席大于等于 90％。而SCM系列智能充电机转换效率高于国家相 关标准。 (2)节能：可将动力蓄电池放电能量回收90％ 以上。SCM系列智能充电机，可以回收动力蓄电池 放电能量并回馈电网，节能效果显著。 (3)安全：采用DSP控制的PWM技术，过 流保护，过压保护，过热保护，短路保护，输出反 接保护面面俱到，安全可靠。 (4)绿色：充电过程的电网电能质量指标完全 达标。SCM系列智能允电机可使网侧电源谐波畸变 率THD<3％，功率因数COS手>0．99，远高于国家 标准THD<5％；功率因数COS爹>0．9。 (5)智能：对动力蓄电池放电能鼍回馈电网， 不仅能对电网调峰填谷，还可以实现分布式独立供 电网络，成为未来智能电网的重要单元。 96I电峰技藏 2010年第10期 4该项目达到的功能及目的 (1)电池储能系统：电池储能容量40kwh，寿 命1500循环(80％DOD)，能完成从电网吸入能量为 电池组充电，可通过并网逆变器向电网释放能量。 (2)太阳能并网系统：太阳能光伏组件装机容 量为10kWp，可实现最大功率跟踪。 (3)监控系统：能监控充电、电池储能、太阳 能并网系统等，能实现对各项参数的监控、能形成 运行参数的记录等。 (4)微网能量控制系统：能协调充电、电池储 能、太阳能并网系统各自的输出功率，能实现对分 布式供电系统的控制和孤岛检测保证安全，验证离 网运行的可能性。 (5)形成。套完整的技术文件和设计文件(十 建和电气施l：除外)，依照此文件可快速复制其他光 伏充电站的建设。 (6)完成锂离子电池快速充电的研究，能做到 在半小时内充电40％(SOC在20～80％之间，温度 条件满足室外低温环境． 5结论 纯电动乘用车的大规模运行需要有良好的充电 基础设施提供能源供给。目前，国内电动乘用车充 电基础设施建设还没有相关的技术标准和规范体 系。充电站微网系统的示范能够推动乘用车充电基 础没施的快速发展，形成标准化体系，为充电站网 络规划提供依据，为纯电动乘用车的大规模示范和 推广应用奠定良好的基础。另外，充电站微网系统 建设对于节能减排具有良好的示范作用，而且能够 拉动整车厂、电池厂、电机厂和相关研究机构的产 业化发展。 采用快速充电和慢速充电设施相结合，快速更 换和车载充电相结合，能够为用户提供方便的电能 补给，使乘用车的数量能够在短时间内迅速增加。 另外，结合太|jH能光伏发电技术回馈电网，同时在 用电高峰期采用太阳能发电能源对车辆进行充电， 能够平抑整个系统对电网的负倚扰动。采用梯次利 用储能电池，能够在夜间用电低峰期充电储能，在 白天用电高峰期对车辆进行充电。这样就对整个电 力负荷的“削峰填谷”起到了重要作用。 万方数据 电动汽车充电站10kW光伏发电系统 作者： 冯巍， Feng Wei 作者单位： 湖北追日新能源技术有限公司 刊名： 电气技术 英文刊名： ELECTRICAL ENGINEERING 年，卷(期)： 2010(10) 本文读者也读过(2条) 1. 于蓉蓉 光伏发电关键技术及电动汽车充电站可靠性研究[学位论文]2011 2. 苏晓 国家两大电网破冰开建电动汽车充电站[期刊论文]-电动自行车2011(3) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_dianqjs201010028.aspx