基于可再生能源的電動汽車充電設施關鍵技術

基于可再生能源的電動汽車充電設施關鍵技術

生態環境問題日趨嚴重，節約能源，發展低碳經濟已被我國提上日程，電動汽車作為新興戰略性產業，得到了大力發展，然而與其緊密關聯的基礎充電設施成為影響電動汽車推廣和發展的重要因素。本論文通過對可再生能源充電設施的深入探索研究和優化，改進可再生能源和電動汽車充電設施的配置方案，使用先進的控制和保護方法，有效提高系統穩定性和充電效率。

汽車工業中，傳統燃油汽車的尾氣排放是最主要的污染源之一，發展低碳交通運輸業被越來越多的學者所關注。近年來，國家已大力發展純電動汽車和插電式電動汽車，兩個“五年計劃”的科技攻關以及北京奧運會、上海世博會、深圳大運會、“十城千輛”計劃中25個示范城市建立示范工程的實施，政府采購電動汽車和消費者購買電動汽車提供補貼，其他優惠政策如“節能產品惠民工程”等，大力推進產業化應用。在我們國家的“十二五”規劃中，提出了“樹立綠色、低碳發展理念”，把電動汽車列入我國“七大戰略性新興產業”對其進行重點培養。同時國務院發布的《節能與新能源汽車產業發展規劃（2012-2020年）》也指出，2020年插電式混合動力汽車和純電動汽車的生產和銷售達200萬輛，累計產銷量要超過500萬輛。我國的電動汽車已經逐步進入產業化發展階段，發展電動汽車這一新興行業被確立為世界上很多國家普遍提高汽車行業和低碳經濟的重要途徑。

可再生能源與電動汽車充電設施集成可行性分析

太陽能發電、風力發電等可再生能源發電系統，與分散式充電樁、常規充電站等電動汽車充放電基礎設施，通過微電網的形式，形成完整的系統。如果在系統中加入蓄電池儲能系統、控制、保護等電氣設備，就可以滿足電動汽車充電，電動汽車就地消納一部分可再生能源，同時可再生能源還具有電能調節特性。

目前，有可能被大規模開發應用于發電的可再生能源，包括太陽能（光熱、光電）、風能和生物質能等。考慮到這些能源的自然特性、開發的成本、能量密度和發電效率高低、以及開發利用技術水平等許多因素的制約，可以發現風能和太陽能就地利用于電動汽車充電，還是具有非常明顯的可行性。

首先，風能的適用性。地球表面風能的蘊藏量十分豐富，而且風能還具有無污染、可再生、安全可靠的特點。風力發電具有間歇性和隨機性的特點，如果把其并網運行，可能會影響到整個電網的穩定性。還有另外一個現象，在西北某些地區，由于風資源過量，也導致了電網無法完全消納，所以棄風現象非常嚴重，此時如果通過電動汽車充電的可調節特性，適時的消納一部分原本被棄用的風能，可以顯著提高風電的利用小時數。

其次，太陽能的適用性。在地球表面太陽能隨處可得，具有無噪聲、無污染、是一種環境友好型的綠色能源。但是由于太陽能光伏發電受到季節、氣候、灰塵等多種環境條件因素影響，在對其進行并網運行的過程中，經常會出現功率波動大、效率偏低等各種現象。但是光伏發電也具有很多優點，如光伏組件結構簡單、重量輕、體積小、易于運輸和安裝，并且建設光伏發電系統的周期很短，同時還可以根據用電負荷靈活的進行容量組合，在使用的過程中，不會給使用地區帶來額外輸配電壓力，在變配電站中配一部分儲能電池就可有效的緩解輸出功率存在間歇性波動的問題。

圖1　

電動汽車充電設施的種類與特點

現有充電基礎設施，總結如下：（1）分散式交流充電樁。分散式一般都采用小電流慢速充電模式，需要五到八個小時，把動力電池的荷電狀態從零充到100%，這種充電設施經常被使用在居民區、單位內部或者公共場所的停車位，具體分布和數量都沒有普遍的規律性。

（2）常規充電站。這種充電站一般采取快速充電模式，充電時間在幾十分鐘到幾小時之間，充電電流在一百五十安培到四百安培左右。這些充電設施地理位置明確，具有專屬的充電場地。

（3）大型充電站。這種充電站不但可以實現常規充電站的功能，還可以對電池包充電，實現電池的快速更換服務和配送服務。最明顯的特點就是向電網回饋電能，參與負荷峰谷調節。

本論文探索的新型太陽能充電站建設方案

（1）地理位置選擇。可以將太陽能電池板加裝在加油站的頂棚上，或者安裝在停車場的頂棚上，甚至可以建在臨時停車的路邊，這樣不僅可以節約用地，還能節省充電站的建設造價成本。

（2）可再生能源綜合系統。在智能系統控制下，太陽能發出的電優先給電動汽車充電，富余的可以存儲在蓄電池中。在陽光充足時，蓄電池充滿后，還有剩余電能可以通過光伏逆變器轉變為50HZ的交流電并入電網。

（3）配套設施建設。由于電動汽車充電時間相對于加油站，花費時間較長，可以配套建休息室，設置茶水、娛樂、游戲等服務項目，同時使用太陽能實現照明、空調制冷等，也不會額外增加成本，也不會浪費傳統能源造成環境污染，見圖1所示。

（4）智能功能充電設施。充電站的功能要像電動汽車的智能終端一樣，可以滿足智能充電行為。使用者可以在充電設施上辦理或者購買充電卡業務。

充電設施的智能創新功能

（1）車型識別功能。鎖定汽車車型和品牌，可以在汽車進入充電軌道之后，充電設施智能分辨出汽車的充電口和地面的距離，通過紅外感應，電源接口自動與汽車充電接口進行對接，實現正常充電。

（2）點對點充電

智能化充電是充電站設置固定的行車軌道，同時固定充電位置。可以根據需求選擇快充或者慢充兩種方式，最后消費者刷卡，充電設施提示開始充電，同時可以選擇充電時間。

（3）聯網充電。可以把充電卡和手機綁定，在需要充電時，只需用手機掃一下，即可識別，大大拉近我們和智能生活的距離。

結語

太陽能風能等利用，來代替傳統電網發電，建設太陽能電動汽車充電站，有效解決環境污染難題。本論文在利用可再生能源為電動汽車充電的基礎上，進一步分析探究設計，把人性化、智能化融入到充電站的設計中，使充電站更便捷地出現在人們的生活中。

10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.15.005