CN204290814U - 一种充换储放光伏一体化电站结构 - Google Patents

一种充换储放光伏一体化电站结构 Download PDF

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范永斋
刘海波
韩元凯
黄德旭
曹际娜
杨晓
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Abstract

本实用新型公开了一种充换储放光伏一体化电站结构，包括太阳能装置，太阳能装置将采集的太阳能转换成电能，并以直流电输出至光伏汇流箱，光伏汇流箱通过第一母线与DC/DC模块相连，DC/DC模块与储能电池相连，储能电池通过能量转换系统将能量传送至第二母线，第二母线与配电网相连，第二母线还与充电机相连，充电机与动力电池相连，动力电池通过并网变流器与第二母线相连。本结构通过动力电池和储能电池的储放作用，用电低谷时从电网获取电能，用电高峰向电网反馈电能，达到削峰填谷的目的，有利于电网的平稳运行。

Description

一种充换储放光伏一体化电站结构
技术领域
本实用新型涉及电动汽车充放电站技术领域，尤其涉及一种利用光伏储放技术的电动汽车充放电站结构。
背景技术
随着国家对节能与新能源汽车产业发展的不断培育与推动，作为新能源汽车发展和汽车工业转型主要战略取向的纯电动汽车得到了快速发展及大量示范应用，其中，作为纯电动汽车主要动力来源的动力电池也得到了大量应用。为了更好地落实国家节能减排政策，针对电动汽车动力电池所储存的能量如何充分并合理使用，越来越成为现阶段研究方向与研究重点。
目前充换储放光伏一体化应用方面存在的主要问题包括：
1、现有的大部分光伏、储能、充换电站结构功能单一，不能够实现动力电池充电、放电与光伏发电、储能电池电能储放协同利用，无法实现多种功能的集成；
2、对光伏发电采用直接并网方式，光伏系统和电网之间无缓冲，系统灵活性差，很难起到辅助电网削峰填谷，提高经济效益的作用。
实用新型内容
为解决现有技术存在的不足，本实用新型公开了一种充换储放光伏一体化电站结构，实现了电动汽车动力电池充电、放电与光伏发电、储能电池电能储放的协同利用，并通过动力电池和储能电池的储放作用，用电低谷时从电网获取电能，用电高峰向电网反馈电能，达到削峰填谷的目的，有利于电网的平稳运行。
为实现上述目的，本实用新型的具体方案如下：
一种充换储放光伏一体化电站结构，包括太阳能装置，太阳能装置将采集的太阳能转换成电能，并以直流电输出至光伏汇流箱，光伏汇流箱通过第一母线与光伏DC/DC模块相连，光伏DC/DC模块与储能电池相连，储能电池通过能量转换系统将能量传送至第二母线，第二母线与配电网相连，第二母线还与充电机相连，充电机与动力电池相连，动力电池通过并网变流器与第二母线相连。
所述太阳能装置包括太阳能电池板、太阳能电池片、接线端子以及微调转向支架，所述太阳能电池板体上表面和下表面均设置有用于安装太阳能电池片的四道电池片卡槽，太阳能电池片上设置有正极接线端和负极接线端，两列太阳能电池片构成一个太阳能电池组件，所述微调转向支架包括底座、伸缩支撑杆和托架，所述伸缩支撑杆设置在托架和底座之间，所述托架托住所述太阳能电池板，通过伸缩支撑杆调节太阳能电池板的倾斜角度。
所述光伏汇流箱，包括光伏采集模块、控制电路板、大容量数据存储模块，所述光伏采集模块包括多个采集线，每个采集线分别与一个太阳能电池组件连接，所述控制电路板与太阳能电池组件的各个开关相连接，所述大容量数据存储模块与光伏采集模块相连。
所述光伏DC/DC模块，用于接收光伏汇流箱的直流输入，并转换成用于储能电池充电的直流输出。
储能电池，包括电池外壳、若干单体电池以及输入输出接插件，用于储存采集的光伏电能以及电网的电能。单体电池位于电池盒内，所述若干电池通过电池盒的扣合固定在一起。所述输入输出接插件位于电池盒的前后，用于连接光伏DC/DC模块和能量转换系统。
能量转换系统，简称PCS，包括控制单元、AC/DC转换单元、DC/DC转换单元、隔离变压器。能量转换系统用于将直流转换成交流电并入380V电网，也可将380V电网的交流转换成直流为电池充电。所述隔离变压器分别与380V配电线路和AC/DC转换单元相连，AC/DC转换单元与DC/DC转换单元连接，并由控制单元控制电能流向，完成交流转换成直流或直流转换为交流。
并网变流器，通过直流输入端接收动力电池的直流输入，并转换成交流电流通过输出端输至380V电网。
充电机，将交流输入转换为直流输出，用于动力电池的充电。
动力电池，包括：电池壳体、收容于电池壳体内的电池芯及灌注于电池壳体内的电解液，以及密封安装于电池壳体上的电池顶盖，电池顶盖与电池芯之间设有转接片。转接片的设置将电池顶盖与电池芯隔开，一旦动力电池发生内部短路或外部短路，转接片可避免电池顶盖受损，因此可改善动力电池的安全性能。
本实用新型的有益效果：
1.本实用新型提出的充换储放光伏一体化电站结构，涵盖了光伏、储能、充电、放电各个方面，具有广泛、普遍的应用价值。
2.本结构将电动汽车充放电技术与分布式能源协同利用，是新能源发展的一种良好方式
3.本结构通过动力电池和储能电池的储放作用，用电低谷时从电网获取电能，用电高峰向电网反馈电能，达到削峰填谷的目的，有利于电网的平稳运行。
附图说明
图1本实用新型的结构整体结构方框示意图；
图2本实用新型的结构整体结构示意图；
图中，1.太阳能装置，2.光伏汇流箱，3.500V DC母线，4.DC/DC模块，5.储能电池，6.能量转换系统，7.380V AC母线，8.并网变流器，9.动力电池，10.充电机，11.配电网，12.太阳能电池板，13.太阳能电池片，14.微调转向支架，15.光伏采集模块，16.控制电路板，17.大容量数据存储模块，18.输入端，19.输出端。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型进行详细说明：
如图1-2所示，一种充换储放光伏一体化电站的结构包括：太阳能装置1、光伏汇流箱2、DC/DC模块3、储能电池5、能量转换系统6、并网变流器8、充电机9、动力电池10、电网11。
太阳能装置1，包括用于将太阳能转变为电能的太阳能电池板12、太阳能电池片13以及微调转向支架14。太阳能电池板12上表面和下表面均设置有四道电池片卡槽。
太阳能电池片13，固定在太阳能电池板体上，每两列太阳能电池片为一组，每组太阳能电池片设置有正极接线端和负极接线端，每列中的太阳能电池片通过连接线连接。
微调转向支架14，包括底座、伸缩支撑杆和托架，其中所述伸缩支撑杆设置在所述托架和所述底座之间，所述托架托住所述太阳能电池板，通过所述伸缩支撑杆调节所述太阳能电池板的倾斜角度。
光伏汇流箱2，包括光伏采集模块15、控制电路板16、大容量数据存储模块17。所述光伏采集模块15有多个采集线组成，分别于一个太阳能电池组件13连接。所述控制电路板16与太阳能电池组件13与各个开关相连联，通过调节开关的通断，可实现多种不同的拓扑结构。所述大容量数据存储模块17用于存储采集的光伏数据。并通过500VDC母线3与光伏DC/DC模块4连接。
光伏DC/DC模块4，用于接收光伏汇流箱的直流输入，并转换成用于储能电池充电的直流输出。
储能电池5，包括电池外壳、若干单体电池以及输入输出接插件，用于储存采集的光伏电能以及电网的电能。所述单体电池位于电池盒内，所述若干电池通过电池盒的扣合固定在一起。所述输入输出接插件位于电池盒的前后，用于连接光伏DC/DC模块4和能量转换系统6。
能量转换系统6，简称PCS，包括控制单元、AC/DC转换单元、DC/DC转换单元、隔离变压器。用于将直流转换成交流电并入380V电网11，也可将380V电网11的交流转换成直流为动力电池10充电。所述隔离变压器分别与380V电网11和AC/DC转换单元相连，AC/DC转换单元与DC/DC转换单元连接，并由控制单元控制电能流向，完成交流转换成直流或直流转换为交流。
并网变流器8，通过直流输入端18接收动力电池的直流输入，并转换成交流电流通过输出端19输至380V电网。
充电机9，将交流输入转换为直流输出，用于动力电池的充电。
动力电池10，包括:电池壳体、收容于电池壳体内的电池芯、灌注于电池壳体内的电解液,以及密封安装于电池壳体上的电池顶盖,电池顶盖与电池芯之间设有转接片。转接片的设置将电池顶盖与电池芯隔开,一旦动力电池发生内部短路或外部短路,转接片可避免电池顶盖受损,因此可改善动力电池的安全性能。电网11为380V配电网。
本实用新型的工作原理如下：
1.太阳能装置，2.光伏汇流箱，3.500V DC母线，4.DC/DC模块，5.储能电池，6.能量转换系统，7.380V AC母线，8.并网变流器，9.动力电池，10.充电机，11.配电网，12.太阳能电池板，13.太阳能电池片，14.微调转向支架，15.光伏采集模块，16.控制电路板，17.大容量数据存储模块，18.输入端，19.输出端。
太阳能装置1中的太阳能电池组件固定在太阳能电池板12上负责将采集的太阳能转换成电能，并以直流电输出。所述伸缩支撑杆调节太阳能电池板的倾斜角度以便接收到更多的太阳能。
光伏汇流箱2通过采集线与太阳能电池组件连接，负责将采集的电能数据输送到光伏采集模块15。光伏采集模块15负责将数据存储到大容量数据存储模块17，并通过500VDC母线3与光伏DC/DC模块4连接。
光伏DC/DC模块4，当光照强度较高或用电高峰时负责给储能电池充电，反之停止充电。
储能电池5主要有三部分功能，第一部分功能存储太阳能电池板12转换成电能；第二部分功能为用电低峰时或夜晚时，用来存储380V电网的电能；第三部分功能是在用电高峰期时将电能并入380V电网，实现了储能系统与电网之间能够进行电能的双向交流。
能量转换系统PCS6用于将直流转换成交流电并入380V电网，也可将380V电网的交流转换成直流为储能电池5充电。
并网变流器8，用于直流电流变成正弦波电流输至380V电网。当动力电池9的电量过剩时，并网变流器8负责将电池中剩余的电量并入电网满足其他电力设备的用电要求。
充电机10接收到充电的需求指令后负责从电网上获取电量给动力电池充电。
电动汽车动力电池9主要依靠电网380V经过充电机10进行充电，并起到辅助削峰填谷的作用。当用电高峰时，可利用能量转换系统6将储能电池5的电能并入380V电网，为动力电池充电；用电低谷时，可利用能量转换系统6储能电池5充电，利用充电机10给电动汽车动力电池充电。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (3)

1.一种充换储放光伏一体化电站结构，其特征是，包括太阳能装置，太阳能装置将采集的太阳能转换成电能，并以直流电输出至光伏汇流箱，光伏汇流箱通过第一母线与DC/DC模块相连，DC/DC模块与储能电池相连，储能电池通过能量转换系统将能量传送至第二母线，第二母线与配电网相连，第二母线还与充电机相连，充电机与动力电池相连，动力电池通过并网变流器与第二母线相连；
能量转换系统，包括控制单元、AC/DC转换单元、DC/DC转换单元及隔离变压器；所述隔离变压器分别与380V配电线路和AC/DC转换单元相连，AC/DC转换单元与DC/DC转换单元连接，并由控制单元控制电能流向，完成交流转换成直流或直流转换为交流。
2.如权利要求1所述的一种充换储放光伏一体化电站结构，其特征是，所述太阳能装置包括太阳能电池板、太阳能电池片、接线端子以及微调转向支架，所述太阳能电池板体上表面和下表面均设置有用于安装太阳能电池片的四道电池片卡槽，太阳能电池片上设置有正极接线端和负极接线端，两列太阳能电池片构成一个太阳能电池组件，所述微调转向支架包括底座、伸缩支撑杆和托架，所述伸缩支撑杆设置在托架和底座之间，所述托架托住所述太阳能电池板，通过伸缩支撑杆调节太阳能电池板的倾斜角度。
3.如权利要求1所述的一种充换储放光伏一体化电站结构，其特征是，所述光伏汇流箱，包括光伏采集模块、控制电路板、大容量数据存储模块，所述光伏采集模块包括多个采集线，每个采集线分别与一个太阳能电池组件连接，所述控制电路板与太阳能电池组件的各个开关相连接，所述大容量数据存储模块与光伏采集模块相连。
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