電動(dòng)汽車光儲(chǔ)充一體化電站

上海穩(wěn)利達(dá)電力電子有限公司基于光儲(chǔ)充微網(wǎng)系統(tǒng)推出了一種光儲(chǔ)充一體化電站解決方案，可以覆蓋各種大中小型電動(dòng)汽車充電站的應(yīng)用需求。

1.?光儲(chǔ)充微網(wǎng)系統(tǒng)

光儲(chǔ)充微網(wǎng)系統(tǒng)由光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)、AC/DC雙向變流器等組成，根據(jù)負(fù)載情況實(shí)現(xiàn)交直流協(xié)同互補(bǔ)。光儲(chǔ)充微網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示。

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光儲(chǔ)充一體化電站解決方案采用了直流母線供電的架構(gòu)，直流母線主要為直流樁提供充電電能，通過(guò)DC/DC充電模塊將直流母線上的直流電變換為與新能源汽車充電的匹配電壓范圍。直流母線電能可來(lái)源于電網(wǎng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)與儲(chǔ)能系統(tǒng)，分別采用AC/DC雙向變流器、光伏MPPT控制器、DC/DC變流器進(jìn)行電能變換。

本方案中充電、儲(chǔ)能與光伏發(fā)電共用直流母線，光伏發(fā)出的電直接用于儲(chǔ)能和電動(dòng)汽車充電，儲(chǔ)能放出的電直接用于電動(dòng)汽車充電，減少了電能變換環(huán)節(jié)，提高了系統(tǒng)效率。

1.1 ?光伏發(fā)電系統(tǒng)

光伏發(fā)電可直接供電動(dòng)汽車充電使用，當(dāng)光伏發(fā)電有剩余時(shí)，可啟動(dòng)儲(chǔ)能將光伏發(fā)電存儲(chǔ)起來(lái)，在負(fù)載大于光伏輸出功率或者光伏發(fā)電的功率小于負(fù)載需求時(shí)，啟動(dòng)儲(chǔ)能給負(fù)載供電。當(dāng)光伏發(fā)電有剩余且儲(chǔ)能電池已經(jīng)充滿時(shí)，光伏發(fā)電還可以通過(guò)雙向變流器向低壓配電端的交流負(fù)載供電。

光伏DC/DC變流器，主要功能是將光伏電池板發(fā)出的電通過(guò)DC/DC變流器，向直流母線供電，如果母線為電池，可以作為充電器使用，光伏變流器具有MPPT和恒壓自動(dòng)切換功能，也可直接為直流母線提供電源。純數(shù)字化電源設(shè)計(jì)，高頻PWM模式，MPPT、恒壓自動(dòng)切換功能，支持恒壓浮充，充滿停止等特點(diǎn)。

1.2 ?儲(chǔ)能系統(tǒng)

儲(chǔ)能系統(tǒng)主要由三個(gè)部分組成，電池作為儲(chǔ)能單元，帶主動(dòng)無(wú)損均衡的BMS電池管理系統(tǒng)，專業(yè)的DC/DC儲(chǔ)能變流器，直接掛接到直流母線端。

能量管理系統(tǒng)根據(jù)供電峰谷特性，在谷段對(duì)電池進(jìn)行充電，將多余電能儲(chǔ)存起來(lái)，在峰段將能量回饋到直流母線供直流充電樁，還可以平滑光伏發(fā)電的波動(dòng)性。

儲(chǔ)能DC/DC具有微網(wǎng)DC/DC的所有功能，可以自動(dòng)穩(wěn)定高壓母線電壓，通過(guò)在線參數(shù)配置后，會(huì)根據(jù)母線電壓情況自動(dòng)工作于充電和放電狀態(tài)，實(shí)時(shí)保持母線的穩(wěn)定。也可以配合控制器協(xié)調(diào)工作，并會(huì)上報(bào)各種狀態(tài)信息和電壓、電流、溫度等數(shù)據(jù)，并且接受上位機(jī)的調(diào)度和控制。具有過(guò)壓、欠壓、過(guò)熱、過(guò)冷、過(guò)流、限流、模組保護(hù)等完善的保護(hù)系統(tǒng)。

1.3?電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)

充電系統(tǒng)主要由直流充電槍、充電控制器、DC/DC變流器，該直流充電樁是一種將計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等全部集成在一起的智能化快速一體樁，具有人機(jī)交互、刷卡、掃碼、計(jì)費(fèi)、監(jiān)控與通信等主要功能。適用于各種電動(dòng)汽車充電解決方案，滿足不同車型的充電需求。充電操作方便，模塊化設(shè)計(jì)易維護(hù)，支持遠(yuǎn)程管理和移動(dòng)支付，并具有多重保護(hù)功能，滿足各種環(huán)境以及運(yùn)營(yíng)需求。

1.4?AC/DC雙向變流器

AC/DC雙向變流器同時(shí)具有整流和逆變的功能，在系統(tǒng)電量不足時(shí)，電網(wǎng)通過(guò)AC/DC雙向變流器將交流電整流為直流電給系統(tǒng)補(bǔ)充電量；在系統(tǒng)電量多余時(shí)，通過(guò)AC/DC雙向變流器將多余的直流電逆變?yōu)榻涣麟娝腿腚娋W(wǎng)。

AC/DC雙向變流器主要包括儲(chǔ)能變流器功率單元、人機(jī)交互界面、主控器等子系統(tǒng)，其中變流器功率單元是整個(gè)系統(tǒng)的一次回路，是實(shí)現(xiàn)對(duì)電池進(jìn)行充放電管理及并網(wǎng)功率管理的功率回路；人機(jī)交互界面主要實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)與用戶/開(kāi)發(fā)人員間的指令和數(shù)據(jù)交互；主控制器是人機(jī)交互界面和功率單元模塊間交互的信息的中轉(zhuǎn)站，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互界面對(duì)多個(gè)功率單元的同步控制。具有交流功率因數(shù)高、無(wú)諧波污染、變換效率高等優(yōu)點(diǎn)。

1.5?并離網(wǎng)切換模塊

光儲(chǔ)充微網(wǎng)系統(tǒng)可以加裝并離網(wǎng)切換模塊，有并網(wǎng)和離網(wǎng)兩種運(yùn)行方式。并離網(wǎng)切換模塊在配電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，可快速斷開(kāi)光儲(chǔ)充微網(wǎng)與配電網(wǎng)的連接，啟動(dòng)離網(wǎng)供電作為應(yīng)急使用，在故障恢復(fù)之后，微網(wǎng)系統(tǒng)重新并網(wǎng)。

2.?優(yōu)勢(shì)

光儲(chǔ)充一體化電站可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電、充/放電、儲(chǔ)能“三位一體”，光伏發(fā)電系統(tǒng)滿足負(fù)荷用電及充電需求，多余電量并入電網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電、充電運(yùn)營(yíng)雙收益；儲(chǔ)能系統(tǒng)可以解決充電站配電容量不足的問(wèn)題，可以利用夜間低谷電價(jià)進(jìn)行儲(chǔ)能，在充電高峰期通過(guò)儲(chǔ)能和市電一起為充電站供電，滿足高峰期用電需求，既實(shí)現(xiàn)了削峰填谷，又節(jié)省了配電增容費(fèi)用。電動(dòng)汽車充電增加了新能源的消納，彌補(bǔ)了太陽(yáng)能發(fā)電不連續(xù)性的不足，是一種可持續(xù)發(fā)展的能源利用方式。

3.?電動(dòng)汽車光儲(chǔ)充電站的未來(lái)發(fā)展探討

目前的充電站建設(shè)大多單獨(dú)在空地上建設(shè),可在充電站頂棚建光伏,但這樣的建設(shè)并不能完全滿足充電站的需求。目前光儲(chǔ)充一體化更適用于商業(yè)園、工業(yè)園、商用住宅等范圍,在屋頂上建光伏,這樣規(guī)模的光伏建設(shè)產(chǎn)生的能量足夠滿足充電站的使用,同時(shí)可以利用峰谷電價(jià),減少成本。

隨著光伏業(yè)的發(fā)展,建設(shè)成本將會(huì)進(jìn)一步的降低;而儲(chǔ)能電池,可考慮電動(dòng)汽車退役下來(lái)的動(dòng)力電池梯次利用,節(jié)約成本的同時(shí),更高效的利用能源,也使電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的回收有了新的解決方向;而隨著充電樁規(guī)?；纳a(chǎn),有助于進(jìn)一步降低建設(shè)成本。