CN202978389U - 基于飞轮储能的电动汽车充电站 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种基于飞轮储能的电动汽车充电站，其包括中央控制系统，一路、两路或者多路包括双向变频器、电动机/发电机和飞轮储能装置的飞轮储能系统和一路、两路或者多路包括变频器和电动汽车充电机的电动汽车充电系统；智能电能表、各双向变频器、各电动机/发电机、各变频器、各飞轮储能装置和各电动汽车充电机的控制端分别中央控制系统的各输出控制端连接。本实用新型能够在用电高峰时利用系统在用电低谷时所储存的能量为大量电动汽车快速充电，满足大量电动汽车快速充电所要的巨大功率需求，减轻用电高峰时的电网压力，有效避免对电网的瞬时冲击，实现电网的平稳运行。

Description

基于飞轮储能的电动汽车充电站
技术领域
本实用新型涉及一种飞轮储能设备，尤其涉及一种飞轮储能电动汽车充电站。
背景技术
电动汽车在减少化石燃料消耗和二氧化碳排放方面有着重要的意义，世界各国政府加大政策支持力度，全力推进电动汽车产业化。我国有关《规划》中明确提出，争取到2015年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产量达到50万辆，到2020年超过500万辆。
但是由于电动汽车的充电具有随机性和间歇性，随着电动汽车数量的增加，大规模电动汽车的充电势必会对配电网的结构、运行产生巨大的影响。电动汽车快速充电时瞬时功率大，常规电网可能无法满足，需要架设专用的网络，这就涉及整个配电网的改造问题，技术难度大，所需投资更是巨大。电动汽车充电不仅会影响配电网的负荷平衡，而且会给配电网带来其它问题：电动汽车的聚集性充电可能会导致局部地区用电负荷紧张，充电时间的叠加或负荷高峰时段的充电行为将会加重配电网负担。如果充电协调不好，将会出现“峰上加峰”，增大电网调峰难度，加大输配电网建设压力，降低发电机组和电网的运行效率。
发明内容
本实用新型的目的就是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种基于飞轮储能的电动汽车充电站，该充电站能够在用电高峰时利用系统在用电低谷时所储存的能量为大量电动汽车快速充电，满足大量电动汽车快速充电所要的巨大功率需求，减轻用电高峰时的电网压力，有效避免对电网的瞬时冲击，实现电网的平稳运行。
为实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是：一种基于飞轮储能的电动汽车充电站，其包括中央控制系统，一路、两路或者多路飞轮储能系统和一路、两路或者多路电动汽车充电系统；每路飞轮储能系统包括双向变频器、电动机/发电机和飞轮储能装置；每路电动汽车充电系统包括变频器和电动汽车充电机；各双向变频器的电源端并联在智能电能表输出端，智能电能表的输入端连接在三相电源上；各双向变频器的输出端分别连接电动机/发电机的电源端，电动机/发电机与飞轮储能装置为同一主轴；电动机/发电机的电源输出端连接变频器的电源端，变频器的输出端连接电动汽车充电机的电源端；智能电能表、各双向变频器、各电动机/发电机、各变频器、各飞轮储能装置和各电动汽车充电机的控制端分别中央控制系统的各输出控制端连接。
上述所述的电动机/发电机和飞轮储能装置的连接结构是：飞轮储能装置包括飞轮、主轴、主轴支架、电磁轴承、永磁轴承、备用轴承、真空泵、壳体和底座；壳体两端分别固定有主轴支架，主轴的一端通过电磁轴承和永磁轴承固定安装在主轴支架上，主轴上固定安装有飞轮、电动机/发电机；主轴的另一端通过永磁轴承固定安装在另一端的主轴支架上；两主轴支架与壳体和飞轮之间形成真空室；壳体安装固定在底座上，底座上还固定有真空泵，真空泵通过壳体上的管道口与真空室连接。
本实用新型还包括风力发电系统和太阳能发电系统；风力发电系统包括风力发电机和风电变流器，风力发电机通过风电变流器连接在各双向变频器的电源端；太阳能发电系统包括太阳能电池阵列和光伏逆变器，太阳能电池阵列通过光伏逆变器连接在各双向变频器的电源端；风力发电系统和太阳能发电系统的控制端连接在中央控制系统。
本实用新型在电动汽车充电站中引入飞轮储能装置，与其它储能技术相比，飞轮储能装置具有大储能、强功率、高效率、无污染、适用广、占地面积小、无噪声、长寿命、维护简单、可实现连续工作、可进行模块化设计制造等优点。因此本实用新型充电站可实现大容量储电，将用电低谷时的电能充分储存起来，在白天的用电高峰期释放给电动汽车充电，有效避免了白天用电高峰时电动汽车充电对电网造成的冲击和瞬时大功率需求，同时谷电峰用的方式也降低充电站运营成本。尤其是带有风力发电系统和太阳能发电系统等可再生能源的本实用新型，实现了电力来源的多样化，绿色环保。当电动汽车充电站白天充电负荷不大，或飞轮储能装置电力过剩时，通过所述的双向变频器向电网输送电能，实现了电能的高效利用。电动汽车充电站与电网之间形成了互动。因此本实用新型的实用化将推动电动汽车的普及。本实用新型具有高可靠性、高安全性、高经济性和高环保性。
附图说明
图1为本实用新型的一种充电站的结构示意图；
图2为本实用新型的另一种充电站的结构示意图；
图3为本实用新型中飞轮储能装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的描述。
如图1和图3所示的实施例1，本实施例包括中央控制系统E2，三路飞轮储能系统和三路电动汽车充电系统。每路飞轮储能系统包括PWM控制双向变频器E3、电动机/发电机2和飞轮储能装置。每路电动汽车充电系统包括变频器E4和电动汽车充电机E5。各PWM控制双向变频器E3的电源端并联在智能电能表E1输出端，智能电能表E1的输入端连接在电网的三相电源上。各PWM控制双向变频器E3的输出端分别连接电动机/发电机2的电源端，电动机/发电机2与飞轮储能装置为同一主轴。飞轮储能装置包括飞轮1、主轴10、主轴支架11、电磁轴承3、永磁轴承4、备用轴承5、真空泵7、壳体8和底座9。壳体8两端分别固定有主轴支架11，主轴10的一端通过电磁轴承3和永磁轴承4固定安装在主轴支架11上，主轴10上固定安装有飞轮1、电动机/发电机2。主轴10的另一端通过永磁轴承4固定安装在另一端的主轴支架11上。两主轴支架11与壳体8和飞轮1之间形成真空室6。壳体8安装固定在底座9上，底座9上还固定有真空泵7，真空泵7通过壳体8上的管道口与真空室6连接。电动机/发电机2的电源输出端连接变频器E4的电源端，变频器E4的输出端连接电动汽车充电机2的电源端。智能电能表E1、各双向变频器E3、各电动机/发电机2、各变频器E4、各飞轮储能装置和各电动汽车充电机E5的控制端分别连接中央控制系统E2的各输出控制端。L1为电源连接线，L2为信息连接线。在中央控制系统的控制下，电能通过PWM控制双向变频器带动电动机/发电机运转，为飞轮蓄能；当电动汽车充电时，在中央控制系统的控制下，PWM控制双向变频器与电动机/发电机断开，与变频器连接，飞轮存储的能量又通过该电动机/发电机和变频器为电动汽车充电机充电。这样，该系统能将用电低谷时的电能储存起来，在白天的用电高峰期释放给电动汽车充电，有效避免了白天用电高峰时电动汽车充电对电网造成的冲击和瞬时大功率需求。
如图2和图3所示的实施例2，其其它结构同实施例1，只是其还包括风力发电系统和太阳能发电系统。风力发电系统包括风力发电机E6和风电变流器E7，风力发电机E6通过风电变流器E7连接在各双向变频器E3的电源端。太阳能发电系统包括太阳能电池阵列E10和光伏逆变器E9，太阳能电池阵列E10通过光伏逆变器E9连接在各双向变频器E3的电源端。风力发电系统和太阳能发电系统的控制端连接在中央控制系统E2。这样，系统可以首选风力发电系统或者太阳能发电系统为飞轮蓄能，节省火电，绿色环保。
上述实施例仅是优选的和示例性的，本领域技术人员可以根据本专利的描述，采用一路、两路或者三路以外的更多路飞轮储能系统和电动汽车充电系统，采用不同的双向变频器等装置来实现本专利，其都由本专利的保护范围所覆盖。

Claims (3)

1.一种基于飞轮储能的电动汽车充电站，其特征在于：其包括中央控制系统，一路、两路或者多路飞轮储能系统和一路、两路或者多路电动汽车充电系统；每路飞轮储能系统包括双向变频器、电动机/发电机和飞轮储能装置；每路电动汽车充电系统包括变频器和电动汽车充电机；各双向变频器的电源端并联在智能电能表输出端，智能电能表的输入端连接在三相电源上；各双向变频器的输出端分别连接电动机/发电机的电源端，电动机/发电机与飞轮储能装置为同一主轴；电动机/发电机的电源输出端连接变频器的电源端，变频器的输出端连接电动汽车充电机的电源端；智能电能表、各双向变频器、各电动机/发电机、各变频器、各飞轮储能装置和各电动汽车充电机的控制端分别中央控制系统的各输出控制端连接。
2.根据权利要求1所述的基于飞轮储能的电动汽车充电站，其特征在于：其还包括风力发电系统和太阳能发电系统；风力发电系统包括风力发电机和风电变流器，风力发电机通过风电变流器连接在各双向变频器的电源端；太阳能发电系统包括太阳能电池阵列和光伏逆变器，太阳能电池阵列通过光伏逆变器连接在各双向变频器的电源端；风力发电系统和太阳能发电系统的控制端连接在中央控制系统。
3.根据权利要求1或者2所述的基于飞轮储能的电动汽车充电站，其特征在于：所述的电动机/发电机和飞轮储能装置的连接结构是：飞轮储能装置包括飞轮、主轴、主轴支架、电磁轴承、永磁轴承、备用轴承、真空泵、壳体和底座；壳体两端分别固定有主轴支架，主轴的一端通过电磁轴承和永磁轴承固定安装在主轴支架上，主轴上固定安装有飞轮、电动机/发电机；主轴的另一端通过永磁轴承固定安装在另一端的主轴支架上；两主轴支架与壳体和飞轮之间形成真空室；壳体安装固定在底座上，底座上还固定有真空泵，真空泵通过壳体上的管道口与真空室连接。
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