一種適用于新能源和電動汽車接入的城市直流配電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種適用于新能源和電動汽車接入的城市直流配電系統(tǒng)，包括：至少一個光伏電池板，至少一個用于光伏發(fā)電的DC/DC變換器;至少一個充電樁，至少一個用于充電樁的DC/DC變換器;一個站內(nèi)負荷，一個用于站內(nèi)負荷的DC/AC逆變器；一個雙向AC/DC變流器；至少一個小區(qū)配電箱和居民負荷。與現(xiàn)有針對電動汽車入戶而對配電網(wǎng)進行擴容的方案相比，本實用新型系統(tǒng)不改變原配電網(wǎng)線路結(jié)構(gòu)，且無需更換或升級電纜，在不影響原居民負荷用電的情況下，僅在原配電網(wǎng)絡一側(cè)引入一個直流微網(wǎng)系統(tǒng)，利用區(qū)域直流微網(wǎng)儲能設備與光伏發(fā)電來減小大負荷對電網(wǎng)的沖擊，具有成本低、節(jié)能環(huán)保、可靠性高、可擴展性好等優(yōu)點。
【專利說明】
一種適用于新能源和電動汽車接入的城市直流配電系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于配電網(wǎng)功率增容技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于新能源和電動汽車接入的城市直流配電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著霧霾現(xiàn)象日益嚴重，溫室氣體過度排放，全球氣候變暖加劇，大氣污染嚴重，全球大力發(fā)展清潔能源的趨勢下，在節(jié)能減排、減少霧霾現(xiàn)象以及人類對傳統(tǒng)化石能源的依賴方面，電動汽車作為新一代的交通工具具備傳統(tǒng)汽車不可比擬的優(yōu)勢，受到各國政府、汽車生產(chǎn)商以及能源企業(yè)的廣泛關(guān)注，近年來電動汽車成為研究的熱點。電動汽車充電形式可以分為快充和慢充兩種，其中快充通常在專業(yè)的充電站完成，充電使用大功率直流形式，充電功率在數(shù)十到數(shù)百千瓦；因此，當大量電動汽車接入配電網(wǎng)后，必然會對配電網(wǎng)形成很大的負荷沖擊，引發(fā)配電網(wǎng)負荷過載問題?，F(xiàn)有的城市傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，為了減少大量電動汽車充電負荷對配網(wǎng)的沖擊，常用的技術(shù)方案為:直接對輸電電纜進行升級改造，采用過流能力更大的電纜，從而實現(xiàn)輸電容量的提高，這種方法不僅工程量巨大，對所涉及改造線路周圍的居民生活影響較大，同時還存在成本昂貴，施工周期長等問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，解決現(xiàn)有配電網(wǎng)輸電容量提高方案存在成本高、工程量大、施工周期長及對用戶影響嚴重等問題。本實用新型提供一種適用于新能源和電動汽車接入的城市直流配電系統(tǒng)，該系統(tǒng)是在不改變線路電纜的情況下，利用直流微網(wǎng)系統(tǒng)，就地采用新能源發(fā)電，為所需負荷供電，來達到減少負荷沖擊的目的，該系統(tǒng)具有不改變輸電線路結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，但需要引入光伏發(fā)電、變流器以及儲能電池組等設備，建立直流微網(wǎng)，用于解決電動汽車大規(guī)模接入之后配電網(wǎng)峰值負荷增加的問題。
[0004]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0005]—種適用于新能源和電動汽車接入的城市直流配電系統(tǒng)，
[0006]包括一個變電站，
[0007]至少一個小區(qū)配電箱，
[0008]至少一個傳統(tǒng)負荷；
[0009 ]還包括一個電動汽車充換電站，該電動汽車充換電站包括:
[0010]一個AC/DC雙向變流器，
[0011]一條直流母線DC bus，
[0012]一個連接第一 DC/DC變換器的儲能動力電池組，
[0013]至少一個連接第二 DC/DC變換器的光伏發(fā)電電池板，
[0014]一個連接DC/AC逆變器的站內(nèi)負荷，
[0015]至少一個連接第三DC/DC變換器的電動汽車充電粧；
[0016]所述變電站與AC/DC雙向變流器、傳統(tǒng)負荷交流母線AC bus相連；
[0017]所述AC/DC雙向變流器直流側(cè)與直流母線DC bus相連，AC/DC雙向變流器交流側(cè)與變電站相連；
[0018]所述第一DC/DC變換器的低壓側(cè)與儲能動力電池組相連，第一 DC/DC變換器的高壓側(cè)與直流母線DC bus相連；
[0019]所述第二DC/DC變換器的低壓側(cè)與光伏發(fā)電電池板相連，第二 DC/DC變換器的高壓側(cè)與直流母線DC bus相連。
[0020]所述DC/AC逆變器的交流側(cè)與站內(nèi)負荷相連，DC/AC逆變器的直流側(cè)與直流母線DCbus相連；
[0021]所述第三DC/DC變換器的低壓側(cè)與電動汽車充電粧相連，第三DC/DC變換器的高壓側(cè)與直流母線DC bus相連；
[0022]所述小區(qū)配電箱一側(cè)與變電站相連，小區(qū)配電箱另一側(cè)與傳統(tǒng)負荷相連。
[0023]相比于現(xiàn)有的提高配電網(wǎng)線路輸電容量的技術(shù)，本實用新型提供一種適用于新能源和電動汽車接入的城市直流配電系統(tǒng)，具有如下優(yōu)點:
[0024]I )、本實用新型無需改變原配電網(wǎng)線路結(jié)構(gòu)，且無需更換或升級現(xiàn)有配電網(wǎng)所使用的電纜。
[0025]2)、輸電線路容量無需提升，電動汽車充電所需的負荷可以通過引入的直流微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)新能源發(fā)電以及動力電池組來供給，以滿足不同規(guī)模電動汽車接入后對配電線路容量的需求。
[0026]3)、本實用新型僅需在現(xiàn)有配電系統(tǒng)中引入一套含有新能源發(fā)電的直流微網(wǎng)系統(tǒng)，工程量小，實現(xiàn)方便，可行性高。
[0027]4)、電動汽車充換電站在一定條件下可孤島運行，自給自足，減少負荷對電網(wǎng)的沖擊，在深夜用電低谷時，電網(wǎng)還可為充換電站儲能單元動力電池組充電儲能，以保證第二天的正常使用。
【附圖說明】
[0028]圖1是一種現(xiàn)有的交流配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖2是本實用新型結(jié)構(gòu)不意圖。
【具體實施方式】
[0030]如圖2所示，一種適用于新能源和電動汽車接入的城市直流配電系統(tǒng)，包括一個變電站I，至少一個小區(qū)配電箱12，至少一個傳統(tǒng)負荷13。傳統(tǒng)負荷13指的是現(xiàn)階段采用220V交流居民用電供電的負荷。
[0031 ] 還包括一個電動汽車充換電站，該電動汽車充換電站包括:一個AC/DC雙向變流器2，
[0032]一條直流母線DC bus 3，一個連接第一DC/DC變換器4的儲能動力電池組8，至少一個連接第二DC/DC變換器5的光伏發(fā)電電池板9，一個連接DC/AC逆變器6的站內(nèi)負荷1，至少一個連接第三DC/DC變換器7的電動汽車充電粧11。
[0033]所述變電站I與AC/DC雙向變流器2、傳統(tǒng)負荷交流母線AC bus相連；
[0034]所述AC/DC雙向變流器2直流側(cè)與直流母線DC bus 3相連，AC/DC雙向變流器2交流側(cè)與變電站I相連；
[0035]所述第一 DC/DC變換器4的低壓側(cè)與儲能動力電池組8相連，第一 DC/DC變換器4的高壓側(cè)與直流母線DC bus 3相連；
[0036]所述第二 DC/DC變換器5的低壓側(cè)與光伏發(fā)電電池板9相連，第二 DC/DC變換器5的高壓側(cè)與直流母線DC bus 3相連。
[0037]所述DC/AC逆變器6的交流側(cè)與站內(nèi)負荷10相連，DC/AC逆變器6的直流側(cè)與直流母線DC bus3相連；
[0038]所述第三DC/DC變換器7的低壓側(cè)與電動汽車充電粧11相連，第三DC/DC變換器7的高壓側(cè)與直流母線DC bus 3相連。
[0039]本實用新型系統(tǒng)接入了一套含有AC/DC雙向變流器的直流微網(wǎng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以使用新能源與儲能系統(tǒng)自行調(diào)節(jié)功率供給，自給自足，減少對原配電網(wǎng)的負荷沖擊。
[0040]居民傳統(tǒng)負荷外引入了直流微網(wǎng)系統(tǒng)，可以在原配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不受影響的情況下接入大量電動汽車。
[0041]本實用新型直流配電系統(tǒng)中的電能傳輸均為直流電能形式。
[0042]圖1所示的現(xiàn)有交流配電系統(tǒng)的配電線路電壓為10kV，線路容量也只有10kV，大量電動汽車的接入使得增大配電線路容量成為問題，在不擴大輸電線路容量的情況下，弓丨入了圖2所示實施例中的光伏發(fā)電電池板以及動力電池組作為供電源供電，減少負荷對原電網(wǎng)所需電量，也減少了電網(wǎng)的負荷沖擊。圖2中所示直流母線DC bus 3電壓設計為800V。AC/DC雙向變流器2從變電站將10 kV AC整流為800V直流電傳送至直流母線DC bus 3;第二DC/DC變換器5將光伏發(fā)電電池板9發(fā)的電升壓至800V至直流母線以及通過第一 DC/DC變換器4至儲能動力電池組8進行充電存儲;第三DC/DC變換器7將直流母線DC bus的800V直流電降壓至380V至電動汽車充電粧11供電動汽車充電；站內(nèi)負荷10所使用220￥4(:經(jīng)過0(:/^(:逆變器6從800V直流母線取電，站內(nèi)負荷10是電動汽車充換電站站內(nèi)設備日常運行使用需求所需的負荷。原傳統(tǒng)負荷13依舊通過小區(qū)配電箱12從變電站11OkV變電至1kV取電，經(jīng)過小區(qū)配電箱12通過1kV降壓至220V交流電供居民使用。在本實例中，當白天光照強度充足的時候，可以利用光伏發(fā)電為充電粧以及動力電池組供電，一定條件下可使充換電站孤島運行，不從電網(wǎng)取電，自給自足。在光照條件不好時以及晚用電高峰期，可以用動力電池組給充電粧供電，在供電不足時再從電網(wǎng)取電。在夜深用電低谷時，可用電網(wǎng)電量為動力電池組充電，保證第二天的電量充足與正常使用。圖2所示的本實用新型具體實施例中，變電站1、AC/DC雙向變流器2、直流母線DC bus 3、第一DC/DC變換器4和第二DC/DC變換器5和第三DC/DC變換器7以及DC/AC逆變器6電壓等級以及小區(qū)配電箱電壓等級均以一實例進行設計和闡述，在實際應用中可根據(jù)實際系統(tǒng)容量需求來選擇和確定電壓等級。
[0043]綜上所述，本實用新型的直流配電系統(tǒng)在不改變原配電網(wǎng)線路結(jié)構(gòu)，且無需更換或升級電纜，在不影響原居民負荷用電的情況下，引入了清潔環(huán)保的新能源與儲能裝置為電動汽車所需負荷供電，具有配電線路損耗小、節(jié)能環(huán)保、可靠性高、可擴展性好的優(yōu)點，且所提升配電網(wǎng)輸電容量的幅度完全能夠滿足電動汽車規(guī)?；尤雽ε潆娋W(wǎng)傳輸容量的需求，是一種適用于新能源和電動汽車接入的城市直流配電系統(tǒng)。
[0044]本實用新型的上述實施范例僅僅是為說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其他不同形式的變化和變動。這里無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬于本實用新型的技術(shù)方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之列。
【主權(quán)項】
1.一種適用于新能源和電動汽車接入的城市直流配電系統(tǒng)，其特征在于， 包括一個變電站(I)， 至少一個小區(qū)配電箱(12)， 至少一個傳統(tǒng)負荷(13); 還包括一個電動汽車充換電站，該電動汽車充換電站包括: 一個AC/DC雙向變流器(2)， 一條直流母線DC bus (3)， 一個連接第一 DC/DC變換器(4)的儲能動力電池組(8)， 至少一個連接第二 DC/DC變換器(5)的光伏發(fā)電電池板(9)， 一個連接DC/AC逆變器(6 )的站內(nèi)負荷(1 )， 至少一個連接第三DC/DC變換器(7 )的電動汽車充電粧(11); 所述變電站(I)與AC/DC雙向變流器(2 )、傳統(tǒng)負荷交流母線AC bus相連； 所述AC/DC雙向變流器(2)直流側(cè)與直流母線DC bus (3)相連，AC/DC雙向變流器(2)交流側(cè)與變電站(I)相連； 所述第一 DC/DC變換器(4)的低壓側(cè)與儲能動力電池組(8)相連，第一 DC/DC變換器(4)的高壓側(cè)與直流母線DC bus (3)相連； 所述第二 DC/DC變換器(5)的低壓側(cè)與光伏發(fā)電電池板(9)相連，第二 DC/DC變換器(5)的高壓側(cè)與直流母線DC bus(3)相連； 所述DC/AC逆變器(6 )的交流側(cè)與站內(nèi)負荷(1 )相連，DC/AC逆變器(6 )的直流側(cè)與直流母線DC bus(3)相連； 所述第三DC/DC變換器(7)的低壓側(cè)與電動汽車充電粧(11)相連，第三DC/DC變換器(7)的高壓側(cè)與直流母線DC bus(3)相連； 所述小區(qū)配電箱(12)—側(cè)與變電站(I)相連，小區(qū)配電箱(12)另一側(cè)與傳統(tǒng)負荷(13)相連。
【文檔編號】H02J5/00GK205544337SQ201620335190
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月20日
【發(fā)明人】黃悅?cè)A, 吳昊, 邾玢鑫, 佘小莉
【申請人】三峽大學