光充儲換一體站及其配電方法與流程
2023-10-22 20:31:37 2
本發明屬於電動汽車充換電技術領域，具體涉及一種光充儲換一體站及其配電方法。
背景技術：
隨著電動汽車的推廣，如何及時有效地為電量不足的電動汽車提供電能補給已成為廠商和車主都非常關注的問題。當前市場上的主流解決方案是採用充電模式和換電模式的電動汽車充換電站，在停車位配置AC慢充樁或者DC快充樁或者直接用充滿電的電池組更換能量已耗盡的電池組。此外，還有利用光伏發電的充換電站，而且併網、電池儲能等技術也已經廣泛應用在充換電站中。然而，這些技術都只打通了能量存儲和流動過程中的某一環節，比如光伏發電實現了太陽能到電能的轉換，交流充電樁實現了電能從電網到電動汽車的傳輸等。
因此，為了解決上述問題，本發明結合儲能電池、光伏輸入、電網的峰谷特性以及電動汽車用戶的充換電需求，挖掘設備潛力，打通電能流通，實現電能在時間和空間上的優化配置。
技術實現要素：
為了解決現有技術中的上述問題，即為了解決現有充換電站中的能量存儲和流動過程單一的問題，本發明提供了一種光充儲換一體站。該光充儲換一體站包括光伏系統、配電系統、充放電系統、儲能電池以及控制系統，所述光伏系統用於將太陽能轉化成第一電能，並將所述第一電能通過所述充放電系統發送到所述儲能電池或快充插頭，或者將所述第一電能通過所述配電系統發送到電網或慢充插頭；所述配電系統用於從所述電網接收第二電能並將所述第二電能發送到所述慢充插頭或通過所述充放電系統發送到所述儲能電池；所述充放電系統用於接收所述光伏系統發送的所述第一電能和所述配電系統發送的所述第二電能，並將所述第一電能和所述第二電能發送給所述儲能電池和所述快充插頭；所述儲能電池用於接收所述充放電系統發送的所述第一電能和所述第二電能並進行存儲；所述控制系統用於控制所述光伏系統、所述配電系統、所述充放電系統和所述儲能電池的運行狀態。
在上述光充儲換一體站的優選實施方式中，所述光伏系統包括將太陽能轉化為所述第一電能的光伏板組件和逆變器，所述第一電能經所述逆變器轉換為交流電後流向所述配電系統，所述配電系統接收所述第一電能並將其發送給所述電網。
在上述光充儲換一體站的優選實施方式中，所述充放電系統包括DC-DC模塊和雙向充放電機，所述光伏系統發送的所述第一電能通過所述DC-DC模塊對所述儲能電池進行充電或者藉助所述快充插頭對電動汽車直接充電；所述雙向充放電機用於將所述配電系統發送的所述第二電能發送給所述儲能電池或者將來自所述儲能電池的第三電能發送給所述配電系統。
在上述光充儲換一體站的優選實施方式中，所述光充儲換一體站還包括換電系統，所述換電系統用於對電動汽車的電池進行更換。
在上述光充儲換一體站的優選實施方式中，所述換電系統包括電池架、換電平臺和換電機器人，所述電池架用於放置所述儲能電池；所述換電平臺用於停放電動汽車；所述換電機器人用於更換電動汽車的電池並且能夠在所述換電平臺和所述電池架之間運送電池。
在上述光充儲換一體站的優選實施方式中，所述控制系統包括中控系統、監控系統、通信網絡接口和人機互動界面，所述中控系統用於對所述光充儲換一體站進行集中控制；所述監控系統用於監控所述光伏系統、所述配電系統、所述充放電系統、所述儲能電池和所述換電系統的運行狀態；所述通信網絡接口用於連接所述光伏系統、所述配電系統、所述充放電系統、所述儲能電池和所述換電系統之間的通信；所述人機互動界面用於用戶與所述控制系統進行信息交互。
在上述光充儲換一體站的優選實施方式中，所述充放電系統還包括充放電機架以及位於所述充放電機架內的電氣控制系統。
在上述光充儲換一體站的優選實施方式中，所述光充儲換一體站還包括充電貨櫃，用於容納所述配電系統、所述充放電系統、所述儲能電池和放置所述儲能電池的電池架以及所述控制系統。
本發明還提供了一種用於上述光充儲換一體站的配電方法。在該方法中，當所述光伏系統能夠工作時：如果所述電網的電價處於低位，則由所述光伏系統發送的所述第一電能通過所述DC-DC模塊對所述儲能電池進行充電或者藉助所述快充插頭對電動汽車直接充電；如果所述電網的電價處於高位，則所述光伏系統發送的所述第一電能通過所述配電系統發送到所述電網或慢充插頭。
在上述配電方法中，當所述光伏系統不適宜工作時：如果所述電網的電價處於低位並且/或者換電需求較大，則所述配電系統將所述電網發送的第二電能發送到所述慢充插頭或通過所述充放電系統發送到所述儲能電池；如果所述電網的電價處於高位並且/或者換電需求較小，則所述配電系統接收所述儲能電池經所述雙向充放電機發送的第三電能並將其發送給所述電網。
本發明的光充儲換一體站將光伏發電系統、配電系統、充放電系統、儲能電池以及換電系統合理地整合到一起，由控制系統進行統一協調，通過對各個系統進行合理配置和調度，實現光伏系統、電網、儲能電池和電動汽車之間的電能的合理配置和靈活切換。進一步，為了響應電網峰谷差價的經濟調節手段，可以通過光伏系統和儲能電池的用電策略實現削峰填谷。整合後的光充儲一體站不但具有換電、快充和慢充的功能，還能夠從光伏系統和電網獲得電能，同時又能夠將儲能電池以及光伏系統的電能反饋給電網。
附圖說明
圖1是本發明的光充儲換一體站的結構示意圖。
具體實施方式
下面參照附圖來描述本發明的優選實施方式。本領域技術人員應當理解的是，這些實施方式僅僅用於解釋本發明的技術原理，並非旨在限制本發明的保護範圍。
目前，為電動汽車提供電能補給的充換電站中，有採用光伏系統發電的充換電站、有採用電網直接供電的交流充電樁和直流充電樁，也有通過電池儲能，以備用電高峰期時回饋給電網。本發明的目的在於解決能源如何在時間和空間上的優化配置，實現電能在光伏系統、電網系統、儲能系統以及電動汽車之間的合理分配和調度的問題。具體而言，如圖1所示，本發明提供的光充儲換一體站包括光伏系統、配電系統、充放電系統、儲能電池以及控制系統。其中，光伏系統用於將太陽能轉化成第一電能，並將所述第一電能通過所述充放電系統發送到所述儲能電池或快充插頭，或者將所述第一電能通過所述配電系統發送到電網或慢充插頭；配電系統用於從所述電網接收第二電能並將所述第二電能發送到所述慢充插頭或通過所述充放電系統發送到所述儲能電池；充放電系統用於接收所述光伏系統發送的所述第一電能和所述配電系統發送的所述第二電能，並將所述第一電能和所述第二電能發送給所述儲能電池和所述快充插頭；儲能電池用於接收所述充放電系統發送的所述第一電能和所述第二電能並進行存儲；控制系統用於控制所述光伏系統、所述配電系統、所述充放電系統和所述儲能電池的運行狀態。接下來結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細說明。
繼續參照圖1，光伏系統包括光伏板組件和逆變器，配電系統通過變壓器與電網連接(見圖1左上角的「電能流動」)，充放電系統包括DC-DC模塊、雙向充放電機、用於放置雙向充放電機的充放電機架以及位於充放電機架內的電氣控制系統。光伏系統工作時，首先通過光伏板組件將太陽能轉化為第一電能。一方面，該第一電能經逆變器轉換為交流電後流向配電系統，配電系統接收該第一電能後將其能發送給電網；另一方面，光伏板組件將太陽能轉化為第一電能後，直接通過DC-DC模塊對儲能電池進行充電，或者藉助快充插頭對電動汽車直接充電。配電系統工作時，首先配電系統從電網接收第二電能。一方面，該第二電能可以藉助慢充插頭對電動汽車直接充電；另一方面，配電系統將從電網接收的第二電能通過雙向充放電機發送給儲能電池。需要說明的是，儲能電池用於存儲第一電能和第二電能，在適當的情況下，比如用電高峰期，儲能電池還可以通過雙向充放電機將其存儲的第三電能發送給配電系統。
繼續參照圖1，光充儲換一體站還包括換電系統，其用於對電動汽車的電池進行更換。具體而言，該換電系統包括電池架、換電平臺和換電機器人。其中，電池架用於放置儲能電池(圖1所示的儲能電池放置於電池架上)；換電平臺用於停放電動汽車；換電機器人用於更換電動汽車的電池並且能夠在換電平臺和電池架之間運送電池。當電動汽車需要換電時，首先將電動汽車停放在換電平臺上，換電機器人將電動汽車的低電量電池卸下後運送到電池架上，然後從電池架上取下滿電量的電池運送到換電平臺對電動汽車進行換電。
繼續參照圖1，光充儲換一體站還包括控制系統，其用於控制光伏系統、配電系統、充放電系統和儲能電池的運行狀態。具體而言，該控制系統包括中控系統、監控系統、通信網絡接口和人機互動界面。其中，中控系統用於對光充儲換一體站進行集中控制，管理人員通過中控系統對光伏系統、電網和儲能電池之間的電能進行分配和調度；監控系統用於監控光伏系統、配電系統、充放電系統、儲能電池和換電系統的運行狀態，管理人員可以通過在站內安裝攝像頭、傳感器、警報裝置等監控設備實施監控，當站內的設備出現異常時能夠及時通知管理人員進行維修；通信網絡接口用於連接光伏系統、配電系統、充放電系統、儲能電池和換電系統之間的通信；人機互動界面用於用戶與控制系統進行信息交互，通過人機互動界面能夠對光充儲換一體站內的各個系統進行統一操作和管理。
進一步，為了使整個光充儲換一體站更集約化，本發明將配電系統、充放電系統、儲能電池和放置儲能電池的電池架以及控制系統集中放置在充電貨櫃內，同時還能使管理人員更為方便地進行管理。並且，在該充電貨櫃內還設置有空調及暖通，以便隨時調節貨櫃內各個設備的溫度。
為了響應電網峰谷差價的經濟調節手段，合理利用光伏發電和儲能電池削峰填谷，本發明還提供了一種利用該光充儲換一體站執行的配電方法，具體如下：當所述光伏系統能夠工作時：如果電網的電價處於低位，則由光伏系統發送的第一電能通過DC-DC模塊對儲能電池進行充電或者藉助快充插頭對電動汽車直接充電；如果電網的電價處於高位，則光伏系統發送的第一電能通過配電系統發送到電網或慢充插頭。當所述光伏系統不適宜工作時：如果電網的電價處於低位並且/或者換電需求較大，則配電系統將電網發送的第二電能發送到慢充插頭或通過充放電系統發送到儲能電池；如果電網的電價處於高位並且/或者換電需求較小，則配電系統接收儲能電池經雙向充放電機發送的第三電能並將其發送給電網。
綜上所述，本發明的光充儲換一體站將光伏發電系統、配電系統、充放電系統、儲能電池以及換電系統合理的整合到一起，實現了光伏系統、電網、儲能電池和電動汽車之間的電能的合理配置和靈活切換，並且能夠響應電網峰谷差價的經濟調節手段，利用光伏發電和儲能電池實現削峰填谷。
至此，已經結合附圖所示的優選實施方式描述了本發明的技術方案，但是，本領域技術人員容易理解的是，本發明的保護範圍顯然不局限於這些具體實施方式。在不偏離本發明的原理的前提下，本領域技術人員可以對相關技術特徵作出等同的更改或替換，這些更改或替換之後的技術方案都將落入本發明的保護範圍之內。