电动汽车光储充一体化电站

电动汽车光储充一体化电站

在倡导低碳出行的现今社会，电动汽车获得越来越多消费者的青睐，展示了广阔的前景。电动汽车的发展和普及依赖于充电配套设施的完善，而建设充电站当前又面临着大功率用电需求与配电容量不足、充电站的用电高峰期与工商业负荷用电高峰期重叠等问题。电动汽车光储充一体化以清洁、绿色的方式满足电力需求，推动多能互补，实现综合能源高效利用和可靠供电，以缓解目前日益严重的能源危机，完美解决了传统充电站的弊端，必将是未来发展的主流。

上海稳利达电力电子有限公司基于光储充微网系统推出了一种光储充一体化电站解决方案，可以覆盖各种大中小型电动汽车充电站的应用需求。

1. 光储充微网系统

光储充微网系统由光伏发电系统、储能系统、电动汽车充电系统、AC/DC双向变流器等组成，根据负载情况实现交直流协同互补。光储充微网系统结构如下图所示。

 

光储充一体化电站解决方案采用了直流母线供电的架构，直流母线主要为直流桩提供充电电能，通过DC/DC充电模块将直流母线上的直流电变换为与新能源汽车充电的匹配电压范围。直流母线电能可来源于电网、光伏发电系统与储能系统，分别采用AC/DC双向变流器、光伏MPPT控制器、DC/DC变流器进行电能变换。

本方案中充电、储能与光伏发电共用直流母线，光伏发出的电直接用于储能和电动汽车充电，储能放出的电直接用于电动汽车充电，减少了电能变换环节，提高了系统效率。

1.1  光伏发电系统

光伏发电可直接供电动汽车充电使用，当光伏发电有剩余时，可启动储能将光伏发电存储起来，在负载大于光伏输出功率或者光伏发电的功率小于负载需求时，启动储能给负载供电。当光伏发电有剩余且储能电池已经充满时，光伏发电还可以通过双向变流器向低压配电端的交流负载供电。

光伏DC/DC变流器，主要功能是将光伏电池板发出的电通过DC/DC变流器，向直流母线供电，如果母线为电池，可以作为充电器使用，光伏变流器具有MPPT和恒压自动切换功能，也可直接为直流母线提供电源。纯数字化电源设计，高频PWM模式，MPPT、恒压自动切换功能，支持恒压浮充，充满停止等特点。

1.2  储能系统

储能系统主要由三个部分组成，电池作为储能单元，带主动无损均衡的BMS电池管理系统，专业的DC/DC储能变流器，直接挂接到直流母线端。

能量管理系统根据供电峰谷特性，在谷段对电池进行充电，将多余电能储存起来，在峰段将能量回馈到直流母线供直流充电桩，还可以平滑光伏发电的波动性。

储能DC/DC具有微网DC/DC的所有功能，可以自动稳定高压母线电压，通过在线参数配置后，会根据母线电压情况自动工作于充电和放电状态，实时保持母线的稳定。也可以配合控制器协调工作，并会上报各种状态信息和电压、电流、温度等数据，并且接受上位机的调度和控制。具有过压、欠压、过热、过冷、过流、限流、模组保护等完善的保护系统。

1.3 电动汽车充电系统

充电系统主要由直流充电枪、充电控制器、DC/DC变流器，该直流充电桩是一种将计费系统、配电系统、监控系统等全部集成在一起的智能化快速一体桩，具有人机交互、刷卡、扫码、计费、监控与通信等主要功能。适用于各种电动汽车充电解决方案，满足不同车型的充电需求。充电操作方便，模块化设计易维护，支持远程管理和移动支付，并具有多重保护功能，满足各种环境以及运营需求。

1.4 AC/DC双向变流器

AC/DC双向变流器同时具有整流和逆变的功能，在系统电量不足时，电网通过AC/DC双向变流器将交流电整流为直流电给系统补充电量；在系统电量多余时，通过AC/DC双向变流器将多余的直流电逆变为交流电送入电网。

AC/DC双向变流器主要包括储能变流器功率单元、人机交互界面、主控器等子系统，其中变流器功率单元是整个系统的一次回路，是实现对电池进行充放电管理及并网功率管理的功率回路；人机交互界面主要实现该系统与用户/开发人员间的指令和数据交互；主控制器是人机交互界面和功率单元模块间交互的信息的中转站，同时可以实现人机交互界面对多个功率单元的同步控制。具有交流功率因数高、无谐波污染、变换效率高等优点。

1.5 并离网切换模块

光储充微网系统可以加装并离网切换模块，有并网和离网两种运行方式。并离网切换模块在配电网出现故障时，可快速断开光储充微网与配电网的连接，启动离网供电作为应急使用，在故障恢复之后，微网系统重新并网。

2. 优势

光储充一体化电站可以实现发电、充/放电、储能“三位一体”，光伏发电系统满足负荷用电及充电需求，多余电量并入电网，可实现光伏发电、充电运营双收益；储能系统可以解决充电站配电容量不足的问题，可以利用夜间低谷电价进行储能，在充电高峰期通过储能和市电一起为充电站供电，满足高峰期用电需求，既实现了削峰填谷，又节省了配电增容费用。电动汽车充电增加了新能源的消纳，弥补了太阳能发电不连续性的不足，是一种可持续发展的能源利用方式。

3. 电动汽车光储充电站的未来发展探讨

目前的充电站建设大多单独在空地上建设,可在充电站顶棚建光伏,但这样的建设并不能完全满足充电站的需求。目前光储充一体化更适用于商业园、工业园、商用住宅等范围,在屋顶上建光伏,这样规模的光伏建设产生的能量足够满足充电站的使用,同时可以利用峰谷电价,减少成本。

随着光伏业的发展,建设成本将会进一步的降低;而储能电池,可考虑电动汽车退役下来的动力电池梯次利用,节约成本的同时,更高效的利用能源,也使电动汽车动力电池的回收有了新的解决方向;而随着充电桩规模化的生产,有助于进一步降低建设成本。