CN102231528A

CN102231528A - 一种电动汽车集中充电站的供配电系统

Info

Publication number: CN102231528A
Application number: CN2011101779461A
Authority: CN
Inventors: 彭明伟; 丁晓宇; 徐建国; 高志林; 董朝武; 宋春燕; 吴世颖; 赵萌; 宁康红; 钱锋; 陈洁; 金玉洁; 周啸波; 徐平; 陶佳; 唐瑜; 施展; 梁成红; 何中杰; 郑晓
Original assignee: Zhejiang Electric Power Design Institute
Current assignee: Zhejiang Electric Power Design Institute
Priority date: 2011-06-29
Filing date: 2011-06-29
Publication date: 2011-11-02

Abstract

一种电动汽车集中充电站的供配电系统，该系统配置有可以同时满足6600组电池的充电需求的2万千伏安的变电容量、采用35kV电压等级双电源供电；该系统采用8台容量为2500kVA的35kV干式有载调压变压器，主变短路阻抗为10%；该系统采用35kV双回路供电，35kV侧采用单母线分段接线方式，0.4kV侧采用8个单母线接线，其中馈线回路24回、储能回路12回、有源滤波及无功补偿回路8回、备用进线2回；0.4kV侧留有两回备用进线柜，可在集中充电站失去电源时将备用电源，如柴油发电机、应急电源等接入此进线屏，为电动汽车集中充电站紧急供电。

Description

一种电动汽车集中充电站的供配电系统

技术领域

本发明涉及的是一种电动汽车集中充电站的供配电系统。

背景技术

电动汽车具有显著的节能减排和环保优势，对于减少石油对外依赖，保障国家能源安全，实现经济社会可持续发展具有重要意义。以电动汽车为标志的汽车动力转型已经成为未来全球汽车产业的必然选择，同时，电动汽车发展为我国汽车产业跨越式发展提供了历史机遇。我国在政府的高度重视下，启动了“十城千辆”世界最大规模电动汽车示范计划，已将电动汽车产业列为我国七大战略性新兴产业之一，并作为“十二五”期间促进我国经济结构调整的重要战略举措。

电动汽车要发展，电动汽车充换电设施是基础。建立完善的电动汽车充换电设施服务网络，才能大规模普及电动汽车的应用。电动汽车充换电设施的建设需要结合电动汽车的能源补给模式，目前电动汽车的能源补给模式主要分为以下三类：快速更换电池、交流充电以及直流充电。快速更换电池方式在充电时间、电池流通管理、充电安全等方面都有一定优势，这种模式的实际可操作性相对慢充方式来说较强。这种模式能够对电池进行统一管理，让电池在最好的条件下充电，可以有效利用低谷时段对电池进行统一充电，对电网起到一定的削峰填谷的作用。另外，电动汽车的电池需要做定期检修和维护，以延长电池的使用寿命并充分发挥其利用率。快速更换电池模式可以方便对电池进行统一管理维护，减少用户的维护负担。另外，对于用户而言，可以买车不买电池，降低了初次购置成本，有利于电动汽车的推广应用。这种模式下，备用电池组存储空间及如何真正实现电池快速更换是问题考虑的关键。由于电池组重量较大，更换电池的专业化要求较强，需配备专业人员借助专业机械来快速完成电池的更换、充电和维护。随着今后城市中充换电网络的不断建设和完善，通过快速更换电池模式来补充能源将越来越方便。交流充电由交流充电桩提供电能，车载充电机完成交直流变换，充电功率一般不大，充电时间通常为5～8个小时，适合车辆长时间停放时使用。交流充电模式一是充电时间长，需要等待的时间较长；二是停车环境有限，其用地问题不易解决，城市里较难提供专用大型场地供车辆长时间停放和充电。因此，通过交流充电模式来为电动汽车充电的可操作性较低。直流充电由非车载充电机完成交直流变换，充电功率较大，从几十千瓦到上百千瓦。通常情况下常规充电时间在3～4小时左右；也可提供快速充电，在电动汽车停车的20分钟～2小时内，以较大电流提供快速充电，一般充电电流为150～400安培。直流快速充电会缩短电池寿命，对充电接头、充电设施的容量提出了更高的要求，可作为电动汽车的一种应急补充。

根据目前电池技术以及充电技术的发展，结合车辆一般的行驶特性，交流充电一般要求在车辆停驶时进行，且需要花费的时间较长，制约了电动汽车的使用效率；直流充电在充电功率较大时，会大大降低动力电池的使用寿命，不利于电动汽车的推广使用。电池更换方式是较为理想的一种电能供给方式，存在的技术难度相对较小，但需要对电池的相关技术标准进行统一。

在电池快速更换的模式下，对电池进行统一充电管理并进行配送是其核心。电动汽车集中充电站作为电动汽车充换电服务网络的枢纽，主要用于为电池配送站（点）配送电池，以标准电池模块集中充放电为核心，在电网低谷时对标准电池模块充电、高峰时能源反馈电网，需完成标准电池模块向配送站（点）的统一配送、标准电池模块维护等任务，即负责标准电池组的保养、检测、并指挥协调整个电动汽车、电池周转网络的运行。

由于电动汽车集中充电站是电动汽车充换电服务网络的枢纽，因此，其供电可靠性就显得尤为重要，目前国内外还没有关于电动汽车集中充电站的供配电系统。

发明目的

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种能满足电动汽车集中充电站供配电可靠性的电动汽车集中充电站的供配电系统。

本发明是通过如下的技术方案来实现的：该系统配置有可以同时满足6600组电池的充电需求的2万千伏安的变电容量、采用35kV电压等级双电源供电。

该系统采用8台容量为2500kVA的35kV干式有载调压变压器，主变短路阻抗为10%。

该系统采用35kV双回路供电，35kV侧采用单母线分段接线方式，0.4kV侧采用8个单母线接线，其中馈线回路24回、储能回路12回、有源滤波及无功补偿回路8回、备用进线2回。

所述0.4kV侧留有两回备用进线柜或屏，可在集中充电站失去电源时将如柴油发电机、应急电源的备用电源接入此进线柜或屏。

本发明综合考虑在实际运行操作中的便利性，生产检修的模块化处理，扩建方便等因素，确定了电动汽车集中充电站的主接线方案。它是电动汽车充换电服务网络的枢纽，其供电可靠性需要得到可靠的保证；正常情况及35kV双回路电源N-1时均可满足其供电要求，但是，当35kV双回路电源均失去时，需要设施应急电源供电系统以满足其充电需求。

附图说明

附图是本发明的电气原则主接线图。

具体实施方式

下面将结合附图及具体实施例对本发明作详细的介绍：本发明结合目前的电动汽车用电需求，远景的发展模式以及各地的实际情况，首次提出了电动汽车集中充电站的配置规模、充电需求以及供电方式。

该系统配置有可以同时满足6600组电池的充电需求的2万千伏安的变电容量、采用35kV电压等级双电源供电；该系统采用8台容量为2500kVA的35kV干式有载调压变压器，主变短路阻抗为10%。

实施例：见附图1所示（图中所示的内容也为本实施例的内容）。

电动汽车集中充电站配电主变选择：

结合电动汽车集中充电站的规模配置情况以及供电方案，本发明对多种配电主变的选择进行比较分析，综合考虑设备选择、短路电流控制等因素，提出了电动汽车集中充电站的主变配置方案。

一、电动汽车集中充电站规模配置及供电方案

电动汽车集中充电站需要可以同时满足6600组电池的充电需求（其中600组电池作为储能单元）。目前配置的电池采用磷酸铁锂电池，每组电池的容量为60Ah，标称电压为80V，充电电流为20A。因此电动汽车集中充电站需配置2万千伏安的变电容量。考虑供电可靠性，电动汽车集中充电站可采用35kV电压等级双电源或10kV电压等级多回电源供电方式。本发明结合目前变电站间隔情况，考虑电动汽车集中充电站通过35kV电压等级双电源供电。

二、电动汽车集中充电站配电主变选择

根据电动汽车集中充电站的电池配置情况，电动汽车集中充电站需配置2万千伏安的变电容量。同时，根据目前配置电池的充电参数要求，电动汽车集中充电站需配置35kV/0.4kV的降压变压器。根据变电容量配置要求，降压变压器可以采用8×2500kVA、6×4000kVA、4×6000kVA等几种配置方式，因主变0.4kV侧短路电流控制需要以及是否有常规主变设备选择等因素的考虑，本发明采用8台2500kVA主变的配置方案，主变采用干式有载调压变压器，主变短路阻抗为10%。根据短路电流计算，降压变压器35kV侧短路电流取最大值31.5kA，主变短路阻抗选择比较常规的10%，则0.4kV母线侧的短路电流为35.6kA，此时可以选择比较常规的短路遮断容量为50kA的断路器。

具体主变参数如下：

主变型式： 35千伏降压结构有载调压变压器

容量： 2500kVA

接线组别： d11， YN

阻抗电压： 10%

三、电动汽车集中充电站主接线方案

电动汽车集中充电站采用35kV双回路供电，35kV侧采用单母线分段接线方式，0.4kV侧采用8个单母线接线，其中馈线回路24回、储能回路12回、有源滤波及无功补偿回路8回、备用进线2回。

采用上述主接线方案主要有以下几点优势：

1、电气主接线结构清晰，操作简单，投资少，8台主变与8段母线一一对应，有利于现场工作人员操作。0.4kV侧可采用抽屉柜，必要时可以由电缆将两段母线的抽屉柜连接，保证电动汽车集中充电站的可靠运行。

2、0.4kV侧第2～7段母线结构相同，便于扩建。

3、该电气主接线方案便于模块化生产、安装，检修便利。

四、电动汽车集中充电站无功配置方案

电动汽车集中充电站充电机自身的功率因数约为0.94，不考虑为其配置无功补偿装置，主变为10%的短路阻抗时，无功损耗约为主变容量的5.4%，在低压侧不考虑配置并联电容器的情况下，35千伏母线的功率因数约为0.94，可以满足《电力系统电压和无功电力技术导则》的相关要求。因此，在降压站中不考虑配置无功补偿装置。

五、电动汽车集中充电站应急供电系统

本发明在电动汽车集中充电站0.4kV侧留有两回备用进线柜，可在集中充电站失去电源时将备用电源，如柴油发电机、应急电源等接入此进线屏，为电动汽车集中充电站紧急供电。

Claims

1.一种电动汽车集中充电站的供配电系统，其特征在于该系统配置有可以同时满足6600组电池的充电需求的2万千伏安的变电容量、采用35kV电压等级双电源供电。

2.根据权利要求1所述的电动汽车集中充电站的供配电系统，其特征在于该系统采用8台容量为2500kVA的35kV干式有载调压变压器，主变短路阻抗为10%。

3.根据权利要求2所述的电动汽车集中充电站的供配电系统，其特征在于该系统采用35kV双回路供电，35kV侧采用单母线分段接线方式，0.4kV侧采用8个单母线接线，其中馈线回路24回、储能回路12回、有源滤波及无功补偿回路8回、备用进线2回。

4.根据权利要求1所述的电动汽车集中充电站的供配电系统，其特征在于所述0.4kV侧留有两回备用进线柜或屏，可在集中充电站失去电源时将如柴油发电机、应急电源的备用电源接入此进线柜或屏。