CN102290841A - 配电网削峰平谷式电动汽车换电站 - Google Patents

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本发明公开了一种配电网削峰平谷式电动汽车换电站。它包括10kV交流母线、一段直流母线、二段直流母线、变流装置、储能装置、电动汽车充电装置、太阳能与风能供电装置、换电站供电装置和换电站监控装置，本发明通过在电动汽车换电站设置大容量储能装置，在用电低谷时段，对其充电，在用电高峰时段，将储存的电能逆变反馈上网，从而达到削峰平谷的功能；并且利用换电站的占地和空间，配置一定容量的太阳能与风能供电装置，通过直流母线为储能电池和电动汽车电池进行充电。本发明在承担电动车电池组充电功能的同时，还为电力系统提供了储能装置，便于配电网削峰平谷，系统损耗低，修建电动汽车换电站时，无需电力系统扩容，电能质量高。

Description

配电网削峰平谷式电动汽车换电站
技术领域
本发明涉及一种电动汽车换电站，特别是一种具备对配电网进行削峰平谷的电动汽车换电站。
背景技术
面对化石能源危机和环境的巨大压力，如何降低汽车对石油的需求量，以及如何开发电动汽车并将其广泛运用到民生，是各国政府关注的焦点。电动汽车，是全部或部分的以电力作为驱动系统动力源的汽车，相对以汽油燃烧作为动力的传统汽车而言，电动汽车在环保、清洁、节能等方面占据着明显的优势，符合人类未来的消费需求，更符合各国的工业、能源发展战略，是未来的主要交通工具。
一方面由于电动汽车靠充、换电站支撑汽车电能供应，所以电动汽车充、换电站成了制约电动汽车行业发展的关键。未来5年在全国大中城市范围内将投资新建大量电动汽车电池充电桩、充电站和更换站，为电动汽车充电技术的研究提供了难得的契机；但与此同时会给电力公司带诸多问题，特点是现有城市电网都处于容量饱和状态，很难有富余的输电能力供给充电站，初期的充、换电站虽然充电车辆不多，但由于充电瞬时功率大，会对普通电网造成很大的尖峰干扰，尤其是多辆电动汽车或电池组同时充电时的瞬时功率将会严重干扰并影响电网安全；专用电动汽车充电站投资巨大，比如场地费用，同样数量电动车充电所占用的面积比普通汽车加油所占的面积要大5～10倍，在城市中心，要想在近期谋取上百座，中远期谋取数百座占地3000～5000平米的建站用地，将会困难重重。
另一方面，随着城市建设的发展，目前我国大部分城市配电网普遍面临着用电峰谷差巨大的现状。为了有效解决峰谷差的问题，目前普遍采用蓄电电站的储能方式，但投入巨大，且只能因地制宜。因此，近年来，采用蓄电池进行储能以实现削峰平谷已成为发展趋势，为了有效降低过程中的线损，在城市配电网区域内建设最为有效，但面对高昴的地价，必然会大大增加投资成本，也约束了储能站在城市内的建设。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种能对配电网进行削峰平谷的电动汽车换电站。
本发明解决上述的技术问题的技术方案是：包括10KV交流母线、一段直流母线、二段直流母线、变流装置、储能装置、电动汽车充电装置和换电站监控装置，所述的变流装置由多重化变流变压器、变流器和整流/逆变智能转换开关构成，多重化变流变压器一次侧与10kV交流母线相连，二次侧与变流器相连，变流器的直流侧采用并联方式，并与一段直流母线相连，再通过整流/逆变智能转换开关与二段直流母线相连，所述的储能装置由DC/DC智能充放电模块和大容量储能电池构成，大容量储能电池与DC/DC智能充放电模块连接，DC/DC智能充放电模块与二段直流母线相连，再通过整流/逆变智能转换开关与一段直流母线相连，所述的电动汽车充电装置由DC/DC智能充电模块和电动汽车电池构成，电动汽车电池与DC/DC智能充电模块连接，DC/DC智能充电模块与二段直流母线相连，再通过整流/逆变智能转换开关与一段直流母线相连，所述的换电站监控装置分别与变流装置、储能装置、电动汽车充电装置相连，并对变流装置、储能装置、电动汽车充电装置进行监测与控制。
进一步，还包括太阳能与风能供电装置，所述的太阳能与风能供电装置由光伏电池板、DC/DC变换器、风力发电机和AC/DC变流器构成，所述的光伏电池板与DC/DC变换器相连，风力发电机和AC/DC变流器相连，DC/DC变换器和AC/DC变流器分别与二段直流母线相连，再通过整流/逆变智能转换开关与一段直流母线相连。
进一步，还包括换电站供电装置，所述的换电站供电装置由站内供电变压器和滤波和无功率补偿装置构成，所述的站内供电变压器与10kV交流母线相连，无功率补偿装置与站内供电变压器相连。
进一步，所述的多重化变流变压器为6脉波、12脉波、18脉波、24脉波、30脉波、36脉波、42脉波、48脉波、54脉波、60脉波、66脉波、72脉波数变流变压器的任一种。
由于采用上述技术方案，本发明的有益效果是：
（1）在用电低谷时段，通过变流器、直流母线和DC/DC智能充放电模块为电力储能装置中的储能电池进行充电，并在用电网高峰时段，配合电网统一调度，再通过DC/DC智能充放电模块、直流母线和变流器将储能电池中存储的电能反馈上网，从而达到削峰平谷的目的。
（2）利用换电站的占地和空间，配置一定容量的太阳能与风能供电装置，光伏发电电板通过DC/DC变换器与直流母线相连，将太阳能转换成直流电，给直流母线上的充电负荷进行充电或通过变流器逆变上网；风力发电机通过AC/DC变流器与直流母线相连，将风能转换成直流电，给直流母线上的充电负荷进行充电或通过变充器逆变上网，从而达到了合理利用资源的目的。
附图说明
图1为本发明的结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明包括10KV交流母线、一段直流母线3、二段直流母线19、变流装置、储能装置5、电动汽车充电装置8、太阳能与风能供电装置11、换电站供电装置和换电站监控装置18，所述的变流装置由多重化变流变压器1、变流器2和整流/逆变智能转换开关4构成，多重化变流变压器1一次侧与10kV交流母线相连，二次侧与变流器2相连，变流器2的直流侧采用并联方式，并与一段直流母线3相连，再通过整流/逆变智能转换开关4与二段直流母线19相连，所述的储能装置5由DC/DC智能充放电模块6和大容量储能电池7构成，大容量储能电池7与DC/DC智能充放电模块6连接，DC/DC智能充放电模块6与二段直流母线19相连，再通过整流/逆变智能转换开关4与一段直流母线3相连，所述的电动汽车充电装置8由DC/DC智能充电模块9和电动汽车电池10构成，电动汽车电池10与DC/DC智能充电模块9连接，DC/DC智能充电模块9与二段直流母线19相连，再通过整流/逆变智能转换开关4与一段直流母线3相连，所述的换电站监控装置18通过CAN总线实现对变流装置、储能装置、电动汽车充电装置、太阳能与风能供电装置的监测与控制，并对所有电池的充、放电计量，同时通过有线或无线方式与配电网调度中心进行通信，实时接受调度中心的调度命令，对换电站进行统一充、放电控制。所述的太阳能与风能供电装置11由光伏电池板12、DC/DC变换器13、风力发电机14和AC/DC变流器15构成，所述的光伏电池板12与DC/DC变换器13相连，风力发电机14和AC/DC变流器15相连，DC/DC变换器13和AC/DC变流器15分别与二段直流母线19相连，再通过整流/逆变智能转换开关4与一段直流母线3相连。所述的换电站供电装置由站内供电变压器16和滤波和无功率补偿装置17构成，所述的站内供电变压器16与10kV交流母线相连，滤波和无功率补偿装置17与站内供电变压器16相连。
本发明中，所述的配电网削峰平谷式电动汽车换电站，可为电动汽车提供地面机械手或人工快速更换电池组的服务；同时，根据配电网实时负荷状态，在电网统一调度下，借助换电站内配置的大容量储能装置，在用电低谷时段，将配电网富余的交流电能通过整流装置转换成直流电能，再通过DC/DC智能充放电模块将直流电能储存到大容量储能装置和通过DC/DC智能充电模块给电动汽车电池组进行充电，在用电高峰时段，将大容量储能装置中存储的电能通过DC/DC智能充放电模块和逆变装置反馈到配电网中，从而实现对配电网进行削峰平谷；此外，利用换电站的占地和空间，配置一定容量的太阳能与风能供电装置，光伏发电电板通过DC/DC变换器与直流母线相连，将太阳能转换成直流电，给直流母线上的充电负荷进行充电或通过变流器逆变上网，风力发电机通过AC/DC变流器与直流母线相连，将风能转换成直流电，给直流母线上的充电负荷进行充电或通过变充器逆变上网，最大限度的挖掘和发挥电动汽车换电站潜在功能，可取得良好的经济效益和社会效益；当电网处于停电状态时，存储在储能电池组中电能通过DC/DC智能充放电模块、直流母线和DC/DC智能充电模块给电动汽车电池进行充电，同时，太阳能与风能供电装置也可通过直流母线上的新能源接口、直流母线和DC/DC智能充电模块给电动汽车电池组进行充电，以满足电动汽车换电站的应急之需；同时，在10kV交流母线上配置一台具备滤波和无功补偿功能的站内供电三绕组变压器，在保证站内用电需求的同时，也可滤除变流器产生的特征谐波和补偿变流器消耗的无功功率。

Claims (4)

1.一种配电网削峰平谷式电动汽车换电站，其特征在于：包括10kV交流母线、一段直流母线、二段直流母线、变流装置、储能装置、电动汽车充电装置和换电站监控装置，所述的变流装置由多重化变流变压器、变流器和整流/逆变智能转换开关构成，多重化变流变压器一次侧与10kV交流母线相连，二次侧与变流器相连，变流器的直流侧采用并联方式，并与一段直流母线相连，再通过整流/逆变智能转换开关与二段直流母线相连，所述的储能装置由DC/DC智能充放电模块和大容量储能电池构成，大容量储能电池与DC/DC智能充放电模块连接，DC/DC智能充放电模块与二段直流母线相连，再通过整流/逆变智能转换开关与一段直流母线相连，所述的电动汽车充电装置由DC/DC智能充电模块和电动汽车电池构成，电动汽车电池与DC/DC智能充电模块连接，DC/DC智能充电模块与二段直流母线相连，再通过整流/逆变智能转换开关与一段直流母线相连，所述的换电站监控装置分别与变流装置、储能装置、电动汽车充电装置相连，并对变流装置、储能装置、电动汽车充电装置进行监测与控制。
2.根据权利要求1所述的配电网削峰平谷式电动汽车换电站，其特征在于：还包括太阳能与风能供电装置，所述的由光伏电池板、DC/DC变换器、风力发电机和AC/DC变流器构成，所述的光伏电池板与DC/DC变换器相连，风力发电机和AC/DC变流器相连，DC/DC变换器和AC/DC变流器分别与二段直流母线相连，再通过整流/逆变智能转换开关与一段直流母线相连。
3.根据权利要求1所述的配电网削峰平谷式电动汽车换电站，其特征在于：还包括换电站供电装置，所述的换电站供电装置由站内供电变压器和滤波和无功率补偿装置构成，所述的站内供电变压器与10kV交流母线相连，无功率补偿装置与站内供电变压器相连。
4.根据权利要求1所述的配电网削峰平谷式电动汽车换电站，其特征在于，所述的多重化变流变压器为6脉波、12脉波、18脉波、24脉波、30脉波、36脉波、42脉波、48脉波、54脉波、60脉波、66脉波、72脉波数变流变压器的任一种。
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