CN204230927U - 一种适用于电动汽车规模化接入的直流配电系统 - Google Patents
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Abstract
一种适用于电动汽车规模化接入的直流配电系统，包括一个含有AC/DC整流器的换流站，一条直流配电线路，至少一个包含DC/AC变流器和DC/DC变流器的小区配电箱，至少一个居民负荷，至少一个电动汽车充电桩。外部交流网络的高压交流电经过一个含有AC/DC整流器的变电站整流后，以直流电的形式由直流配电线路输送至配电网中各小区，各小区配电箱根据小区内交流负荷和直流负荷需求，将直流电经过DC/AC变流器转换为交流电供给居民负荷，或者将直流电经过DC/DC变流器转换为直流电供给电动汽车充电桩。本实用新型不改变原配电网线路结构，且无需更换或升级电缆，在不影响原居民负荷用电的情况下，提升了配电网的线路输电容量，具有成本低、工程量小、可扩展性好等优点。
Description
技术领域
本实用新型属于配电网输电功率增容技术领域，具体涉及一种适用于电动汽车规模化接入的直流配电系统。
背景技术
温室气体的过度排放，导致全球气候变暖趋势加剧，电动汽车作为新一代的交通工具，在节能减排、遏制气候变暖以及减少人类对传统化石能源的依赖方面具备传统汽车不可比拟的优势，受到各国政府、汽车生产商以及能源企业的广泛关注，电动汽车成为近年来研究的热点。电动汽车充电形式可以分为快充和慢充两种，其中快充通常在专业的充电站完成，充电功率在数十到数百千瓦；而慢充则一般在停车场、小区或居民家中完成，充电功率通常在2-10 KW之间。目前我国居民用电单户配电网设计容量一般为5KW，可以满足现在家庭的一般用电需要，但若电动汽车接入之后，即使是慢充，以现有的配电网容量也难以满足要求。因此，当大量电动汽车接入配电网后，必然会对配电网形成很大的负荷冲击，引发配电网负荷过载问题。现有的城市交流配电系统的结构示意图如说明书附图的附图1所示，为了提高配电网输电容量，常用的技术方案有两种：一是直接对输电电缆进行升级改造，采用过流能力更大的电缆，从而实现输电容量的提高，这种方法不仅工程量巨大，对所涉及改造线路周围的居民生活影响较大，同时还存在成本昂贵，施工周期长等问题。二是在不改变线路电缆的情况下，利用输电线路的动态增容来达到提高输电容量的目的，该方案具有不改变输电线路结构的优点，但需要额外增加大量的检测和通信设备，且输电线路实际可增加的传输容量易受自然环境影响。因此动态增容常应用于高压输电线路中，在低压配电网中考虑到成本、最大输送容量增加幅度等因素而难以应用。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，为解决现有配电网输电容量提高方案存在成本高、工程量大、施工周期长及对用户影响严重等问题。本实用新型提供一种适用于电动汽车规模化接入的直流配电系统，用于面对电动汽车大规模接入之后配电网峰值负荷的增加。在不改变原配电网线路结构，且无需更换或升级电缆，在不影响原居民负荷用电的情况下，提升了原配电网的线路输电容量，具有配电线路损耗小、工程量小、可扩展性好的优点。
本实用新型采取的技术方案为：
一种适用于电动汽车规模化接入的直流配电系统，包括一个含有AC/DC整流器的换流站，一条直流配电线路，至少一个包含DC/AC变流器和DC/DC变流器的小区配电箱，至少一个居民负荷，至少一个电动汽车充电桩。所述的含有AC/DC整流器的换流站的交流侧与外部交流网络相连，所述的含有AC/DC整流器的换流站的直流侧与直流配电线路相连。
所述的直流配电线路一侧连接含有AC/DC整流器的换流站、另一侧连接由该直流配电系统供电的各小区配电箱。所述的小区配电箱中的DC/AC变流器的直流侧与直流配电线路连接、交流侧与居民负荷连接。所述的小区配电箱中的DC/DC变流器的端电压较高直流侧与直流配电线路连接、端电压较低直流侧与电动汽车充电桩连接。所述的居民负荷与小区配电箱内的DC/AC变流器的交流侧连接。所述的电动汽车充电桩与小区配电箱内的DC/DC变流器的端电压较低直流侧连接。
所述的居民负荷通过小区配电箱的DC/AC变流器从直流配电线路吸收电能。
所述的电动汽车充电桩通过小区配电箱的DC/DC变流器从直流配电线路吸收电能。
本实用新型一种适用于电动汽车规模化接入的直流配电系统，技术效果如下：
1）、本实用新型无需改变原配电网线路结构，且无需更换或升级现有配电网所使用的电缆。
2）、输电线路容量的提升幅度可以通过配电网直流线路电压的幅值进行调节，以满足不同规模电动汽车接入后对配电线路容量的需求。
3）、本实用新型仅需改变现有配电系统中的变电站和小区配电箱的结构:一方面将原变电站改变为AC/DC变流站，为直流配电网提供合适电压等级的直流电(比如11kV的交流配电电缆可以承受高达30kV的直流电)，另一方面对小区配电箱进行改造，加入DC/AC变流装置和DC/DC变流装置，DC/AC变流装置的加入可以向传统居民交流负荷供电，DC/DC变流装置是将配电网直流电压转换为电动汽车充电所需直流电(一般在400V以内)，可以看出,所提方案改造工程仅在相对固定的地点进行，无需改动配电网线路，具有工程量小，实现方便，可行性高的优点。
附图说明
图1是一种现有的交流配电系统的结构示意图。
图2是本实用新型适用于电动汽车规模化接入的直流配电系统实施例一的结构示意图。
具体实施方式
如图2所示，一种适用于电动汽车规模化接入的直流配电系统，包括：一个含有AC/DC整流器的换流站1，一条直流配电线路2，至少一个包含DC/AC变流器4和DC/DC变流器5的小区配电箱3，至少一个居民负荷6，至少一个电动汽车充电桩7；所述的含有AC/DC整流器的换流站1的交流侧与外部交流网络相连，直流侧与直流配电线路2相连；所述的直流配电线路2一侧与含有AC/DC整流器的换流站1相连，另一侧与由该直流配电系统供电的各小区配电箱3相连；所述的小区配电箱3中的DC/AC变流器4的直流侧与直流配电线路2相连，交流侧与居民负荷6相连；所述的小区配电箱3中的DC/DC变流器5的端电压较高直流侧（电压等级受原配电网电缆的影响，以11kV交流配电网电缆为例，直流电压可以工作在30kV）与直流配电线路2相连，端电压较低直流侧（电动汽车充电桩电压，常见输入范围是200-450V）与电动汽车充电桩7相连；所述的居民负荷6与小区配电箱3内的DC/AC变流器4的交流侧相连；所述的电动汽车充电桩7与小区配电箱3内的DC/DC变流器5的端电压较低直流侧相连。
图1所示为传统交流配电系统的配电线路,以母线电压10kV为例，同样绝缘厚度和芯线截面的电缆，其耐受直流电压的能力比耐受交流电压的能力高3倍以上，因此在不改变图1所示交流配电系统线路结构的情况下，图2中所示的直流配电线路母线电压可达30kV以上，现在城市中压配电网多数采用电缆，给所提方案的实施提供了可行性。进一步考虑交流输电电压峰值与有效值之间的关系及输电线路功率因数对实际输送容量的影响，在不改变图1所示的现有交流配电网电缆的前提下，采样图2所示的直流配电形式，配电线路的输电容量理论上可提高4.7倍左右 (此处因考虑导线具体连接方式，10kV一般是3条配电线，此处设定双极供电方式，即两条母线电压分别为正负30kV以及一个地线，那么实际可提高容量就是4.7倍左右)。综上分析，图2所示实施例一的直流配电线路母线电压设计为正负30kV。直流配电线路2将正负30kV直流电传送至各小区配电箱3；小区配电箱3中的DC/AC变流器4将正负30kV直流电逆变为380V交流电供居民负荷6使用；小区配电箱3中的DC/DC变流器5将正负30kV直流电变换为380V直流电供电动汽车充电桩7使用。图2所示的本实用新型具体实施例中，换流站1内的AC/DC整流器输出电压等级以及小区配电箱3内的DC/AC变流器4和DC/DC变流器5的输出电压等级均以实施例一进行设计和阐述，在实际应用中可根据实际系统需求来选择和确定电压等级。综上所述，本实用新型的直流配电系统在不改变原配电网线路结构，且无需更换或升级电缆，在不影响原居民负荷用电的情况下，提升了原配电网的线路输电容量，具有配电线路损耗小、工程量小、可扩展性好的优点，且所提升配电网输电容量的幅度完全能够满足电动汽车规模化接入对配电网传输容量的需求，是一种适用于电动汽车规模化接入的直流配电系统。
本实用新型的上述实施范例仅仅是为说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本实用新型的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。
Claims (3)
1.一种适用于电动汽车规模化接入的直流配电系统，包括
一个含有AC/DC整流器的换流站（1），
一条直流配电线路（2），
至少一个包含DC/AC变流器（4）和DC/DC变流器（5）的小区配电箱（3），
至少一个居民负荷（6），
至少一个电动汽车充电桩（7），
其特征在于，
所述的含有AC/DC整流器的换流站（1）的交流侧与外部交流网络相连，所述的含有AC/DC整流器的换流站（1）的直流侧与直流配电线路（2）相连；
所述的直流配电线路（2）一侧连接含有AC/DC整流器的换流站（1）、另一侧连接由该直流配电系统供电的各小区配电箱（3）；
所述的小区配电箱（3）中的DC/AC变流器4的直流侧与直流配电线路（2）连接、交流侧与居民负荷（6）连接；
所述的小区配电箱（3）中的DC/DC变流器（5）的端电压较高直流侧与直流配电线路（2）连接、端电压较低直流侧与电动汽车充电桩（7）连接；
所述的居民负荷（6）与小区配电箱3内的DC/AC变流器（4）的交流侧连接；
所述的电动汽车充电桩（7）与小区配电箱内（3）的DC/DC变流器（5）的端电压较低直流侧连接。
2.根据权利要求1所述一种适用于电动汽车规模化接入的直流配电系统，其特征在于， 所述的居民负荷（6）通过小区配电箱（3）的DC/AC变流器（4）从直流配电线路（2）吸收电能。
3.根据权利要求1所述一种适用于电动汽车规模化接入的直流配电系统，其特征在于，所述的电动汽车充电桩（7）通过小区配电箱（3）的DC/DC变流器（5）从直流配电线路（2）吸收电能。
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|---|---|---|---|---|
| CN111900443A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-11-06 | 广东电网有限责任公司 | 一种氢燃料电池交直流混合输出装置和方法 |
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