本發(fā)明涉及一種電動(dòng)汽車充電站系統(tǒng)，尤其涉及一種基于獨(dú)立微網(wǎng)的電動(dòng)汽車充電站供電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，我國(guó)在電動(dòng)汽車充電設(shè)施建設(shè)上主要分為集中式充電站、分布式充電樁和更換電池三種模式。這些充電設(shè)施的建設(shè)在一定程度上解決了電動(dòng)汽車的充電問題，但也存在明顯的缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：第一，由于對(duì)電網(wǎng)的依賴，充電設(shè)施無(wú)法再遠(yuǎn)離電網(wǎng)覆蓋的區(qū)域建設(shè)使用；第二，充電設(shè)施的能量取自電網(wǎng)，而我國(guó)73％的電力來(lái)自煤炭，所以電動(dòng)汽車的動(dòng)力仍然來(lái)自常規(guī)能源，電動(dòng)汽車的應(yīng)用并沒能改變對(duì)常規(guī)能源的消耗和對(duì)環(huán)境污染的影響。

當(dāng)前采用新能源為主要供電方式的電動(dòng)汽車充電站發(fā)展迅速，但分布式能源的高效利用和充電設(shè)施的建設(shè)嚴(yán)重落后。主要表現(xiàn)在：1)光伏、風(fēng)機(jī)等新能源的發(fā)電的不穩(wěn)定性；2)充電樁與現(xiàn)有停車位的沖突；3)充電設(shè)施網(wǎng)點(diǎn)不足，尤其是偏遠(yuǎn)、缺電地區(qū)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中電動(dòng)汽車充電站存在的上述技術(shù)問題，提供一種基于獨(dú)立微網(wǎng)的電動(dòng)汽車充電站供電系統(tǒng)，優(yōu)化太陽(yáng)能、風(fēng)能等新能源在整個(gè)微網(wǎng)中的利用，從根本上避免了電動(dòng)汽車對(duì)常規(guī)能源的消耗和對(duì)環(huán)境的污染。

為此，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于獨(dú)立微網(wǎng)的電動(dòng)汽車充電站供電系統(tǒng)，包括：交流微電網(wǎng)系統(tǒng)、直流微電網(wǎng)系統(tǒng)以及微網(wǎng)管理系統(tǒng)，交流微電網(wǎng)系統(tǒng)的交流接口連接在微電網(wǎng)交流母線上，直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的直流接口連接在微電網(wǎng)直流母線上，其特征在于：

所述交流微電網(wǎng)系統(tǒng)包括柴油發(fā)電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)以及交流慢充充電樁組，所述交流充電樁組包含若干路并聯(lián)的輸出電路，所述柴油發(fā)電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)以及交流充電樁組分別依次串聯(lián)整流逆變裝置和可控開關(guān)后與微電網(wǎng)交流母線連接；

所述直流微電網(wǎng)系統(tǒng)包括光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及直流充電樁組，所述直流充電樁組包含若干路并聯(lián)的充電支路，其中每一充電支路連接著直流變流器可將直流母線電壓升/降為所需要的直流電壓輸出；所述光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及直流充電樁組的各路輸出電路分別連接整流逆變裝置后與微電網(wǎng)直流母線連接；

所述微網(wǎng)管理系統(tǒng)包括主控裝置以及設(shè)置于負(fù)載側(cè)用于獲得檢測(cè)信號(hào)的若干檢測(cè)裝置，所述主控裝置與各所述檢測(cè)裝置通信連接，對(duì)源自所述檢測(cè)裝置的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行分析運(yùn)算，根據(jù)控制策略控制各整流逆變裝置和各可控開關(guān)裝置的工作狀態(tài)。

進(jìn)一步地，所述直流充電樁組中的一路連接有超級(jí)電容器組，所述超級(jí)電容器組由若干超級(jí)電容器串并聯(lián)組成，超級(jí)電容器組通過專有的直流變流器與直流母線相連接。

進(jìn)一步地，所述交流充電樁組經(jīng)串聯(lián)升/降壓變壓器后與交流母線連接，提供交流220/380V充電電源；所述直流充電樁組經(jīng)串聯(lián)直流變換器與直流母線連接，將直流母線的電壓/電流轉(zhuǎn)變調(diào)節(jié)后為電動(dòng)汽車充電。

進(jìn)一步地，所述柴油發(fā)電機(jī)作為微網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行時(shí)的主要供電單元，光伏發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電用來(lái)作為補(bǔ)充的供電補(bǔ)充。

進(jìn)一步地，所述柴油發(fā)電機(jī)在輕載模式下工作，以45-75％的額定負(fù)載輸出。

進(jìn)一步地，所述交流母線與直流母線之間通過雙向AC/DC變流器連接。

進(jìn)一步地，所述微網(wǎng)管理系統(tǒng)設(shè)有通信模塊并通過RS485或者CAN總線通信模式與遠(yuǎn)程控制器通信連接和/或進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。

進(jìn)一步地，所述整流逆變裝置包括雙向DC-DC整流器和雙向AC-DC變流器，

進(jìn)一步地，所述光伏發(fā)電系統(tǒng)包括晶體硅光伏陣列或者薄膜光伏陣列以及與所述的光伏陣列相連的轉(zhuǎn)換器。

進(jìn)一步地，所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括多組風(fēng)力發(fā)電機(jī)和與所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)相連的轉(zhuǎn)換器。

進(jìn)一步地，所述儲(chǔ)能系統(tǒng)包括多組蓄電池和與所述蓄電池相連的雙向轉(zhuǎn)換器。

本發(fā)明具有如下有益效果：1、本發(fā)明可以大大提高分布式光伏的利用率，減少化石能源的消耗以及污染空氣的有害氣體排放，減小對(duì)環(huán)境污染；2、本設(shè)計(jì)可以突破大電網(wǎng)地域的限制，可任意安設(shè)在遠(yuǎn)離大電網(wǎng)覆蓋的區(qū)域建設(shè)使用，比如海島，礦石，高速公路服務(wù)區(qū)等。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的啟動(dòng)順序圖；

圖3為本發(fā)明中電動(dòng)汽車充電樁的工作流程圖；

圖4為交流充電樁的外觀圖；

圖5為直流充電樁的外觀圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，本發(fā)明中與現(xiàn)有技術(shù)相同的部分將參考現(xiàn)有技術(shù)。

如圖1-5所示，本發(fā)明的基于獨(dú)立微網(wǎng)的電動(dòng)汽車充電站供電系統(tǒng)，包括：交流微電網(wǎng)系統(tǒng)、直流微電網(wǎng)系統(tǒng)以及微網(wǎng)管理系統(tǒng)，交流微電網(wǎng)系統(tǒng)的交流接口連接在微電網(wǎng)交流母線上，直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的直流接口連接在微電網(wǎng)直流母線上，所述交流母線與直流母線之間通過雙向AC/DC變流器連接，這種結(jié)構(gòu)可以減少AC/DC、DC/AC等變流器的使用，可以有效地降低建設(shè)成本，并減少系統(tǒng)中的諧波。

所述交流微電網(wǎng)系統(tǒng)包括柴油發(fā)電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)以及交流慢充充電樁組，所述交流充電樁組包含若干路并聯(lián)的輸出電路，作為交流慢充充電樁，所述柴油發(fā)電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)以及交流充電樁組分別依次串聯(lián)整流逆變裝置和可控開關(guān)后與微電網(wǎng)交流母線連接。交流充電樁組經(jīng)串聯(lián)升/降壓變壓器后與交流母線連接，提供交流220/380V充電電源。所述可控開關(guān)由微網(wǎng)管理器根據(jù)內(nèi)置邏輯算法輸出的結(jié)果來(lái)進(jìn)行控制，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作，手動(dòng)操作等功能。所述柴油發(fā)電機(jī)作為微網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行時(shí)的主要供電單元，光伏發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電用來(lái)作為補(bǔ)充的供電補(bǔ)充。所述柴油發(fā)電機(jī)在輕載模式下工作，以45-75％的額定負(fù)載輸出，優(yōu)選以60％的額定負(fù)載輸出。柴油發(fā)電機(jī)的數(shù)量和功率根據(jù)用電負(fù)荷情況和光伏發(fā)電和風(fēng)機(jī)配置容量進(jìn)行選擇。

所述直流微電網(wǎng)系統(tǒng)包括光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及直流充電樁組，所述直流充電樁組包含若干路并聯(lián)的輸出電路，作為直流快充充電樁，直流充電樁組經(jīng)串聯(lián)雙向DC-DC整流器后與直流母線連接，將直流母線的電壓/電流轉(zhuǎn)變調(diào)節(jié)后為電動(dòng)汽車充電；這樣的結(jié)構(gòu)可以省去傳統(tǒng)直流充電樁里的AC/DC開關(guān)電源部件，提升充電利用率和效率。直流充電樁組中的一路連接有超級(jí)電容器組，所述超級(jí)電容器組由若干超級(jí)電容器串并聯(lián)組成，超級(jí)電容器組通過專有的直流變流器與直流母線相連接。當(dāng)直流快充充電樁在充電工作開始時(shí)，微網(wǎng)管理器會(huì)根據(jù)充電需求自動(dòng)接通相關(guān)的超級(jí)電容器組，加大充電電流，實(shí)現(xiàn)快充功能；當(dāng)超級(jí)電容組放完電時(shí)，微網(wǎng)直流母線會(huì)優(yōu)先給超級(jí)電容器組充電并保持熱備狀態(tài)。超級(jí)電容器組容量大小依據(jù)直流充電樁允許同時(shí)接入的充電電動(dòng)汽車的最大數(shù)量來(lái)決定。所述儲(chǔ)能系統(tǒng)包括多組蓄電池和與所述蓄電池相連的雙向轉(zhuǎn)換器。蓄電池組的型號(hào)和數(shù)量根據(jù)用電負(fù)荷和光伏、柴油發(fā)電機(jī)和風(fēng)機(jī)的出力情況來(lái)決定。所述光伏發(fā)電系統(tǒng)包括晶體硅光伏陣列或者薄膜光伏陣列以及與所述的光伏陣列相連的轉(zhuǎn)換器。光伏陣列的數(shù)量和功率根據(jù)所接入負(fù)載的容量的大小來(lái)選擇。所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括多組風(fēng)力發(fā)電機(jī)和與所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)相連的轉(zhuǎn)換器。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的數(shù)量和功率根據(jù)所接入充電樁的用電情況進(jìn)行選擇。

所述微網(wǎng)管理系統(tǒng)包括主控裝置以及設(shè)置于負(fù)載側(cè)用于獲得檢測(cè)信號(hào)的若干檢測(cè)裝置，所述主控裝置與各所述檢測(cè)裝置通信連接，對(duì)源自所述檢測(cè)裝置的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行分析運(yùn)算，根據(jù)控制策略控制各整流逆變裝置和各可控開關(guān)裝置的工作狀態(tài)。微網(wǎng)管理系統(tǒng)設(shè)有通信模塊并通過RS485或者CAN總線通信模式與遠(yuǎn)程控制器通信連接和/或進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。

如圖2、圖3所示，本發(fā)明的電動(dòng)汽車充電站供電系統(tǒng)，供電方式是：

(1)柴油發(fā)電機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的主供電源，光伏發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)作為補(bǔ)充電源接入；

(2)柴油發(fā)電機(jī)作為整個(gè)供電系統(tǒng)的啟動(dòng)電源，柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)后運(yùn)行在輕載模式，光伏和風(fēng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)過相應(yīng)的轉(zhuǎn)換器并網(wǎng)接入柴油發(fā)電機(jī)的供電的主回路；

(3)整個(gè)供電系統(tǒng)的交-直流母線直接通過一個(gè)雙向變換器連接，雙向變流器根據(jù)微網(wǎng)控制系統(tǒng)檢測(cè)到的母線電壓大小進(jìn)行控制，以協(xié)調(diào)兩個(gè)供電母線之間的電壓平衡；

(4)儲(chǔ)能系統(tǒng)通過設(shè)定的充放電方式來(lái)抑制交-直流母線的電壓波動(dòng)，以平衡兩個(gè)母線的電壓。