光伏發電系統在電動公交車充換電站中的應用

鄭舒文 張輝 張建軍 宋勇 楊林濤

摘 要：能源短缺制約著我國的經濟發展，所以我們必須對新能源的開發和利用提起重視，努力尋求無污染、清潔型的綠色能源。隨著社會經濟的發展，城市的交通變得更加繁榮，光伏發電的應用，為城市交通提供了一種新型的能源。本文將圍繞光伏發電和其在電動公交車充換電站中的應用進行探討。

關鍵詞：光伏發電；電動公交車；充換電站；應用

光伏發電實現了從光能到電能的轉換，在現代社會被廣泛推廣應用。光伏發電不僅使電力用戶日益增長的用電量得到滿足，同時還能帶來一定的經濟效益。環境問題一直是全世界所關心的問題，近年來，環境不斷惡劣，我國對此越來越重視。為了減少石油燃燒給環境帶來的壓力，城市的電動公交車數量越來越多。將光伏發電技術應用于電動公交車充換電站中，不僅緩解了城市用電緊張的局面，對實行可持續發展的戰略計劃也有一定的幫助。

一、充換電站動力電池的放電系統

目前，我國很多城市對私家車實行限行政策，為了方便出行以及對環境的保護，公交車出行越來越普遍。據悉我國的公交運營車輛已超40萬輛，可想而知這些車輛的耗油量之大。所以推廣電動公交車，能夠為我國節能減排任務承擔很大的一部分，同時也需要建立更多的電動公交車充換電站。

電動公交車的充換電站充電方式并不是單一的，首先它能利用光伏發電系統，其次還可以變換交流電，用直流電來充電，這兩種充電方式相互結合。特殊情況，如果有需要，還可以通過并網系統，把充換電站的電池中的電供給給電網。

并網發電是光伏發電的一種類型，主要是將直流電通過轉換器轉換成所需要的電能為充換電站進行服務。陰雨天氣時，不能利用光伏來發電，所以在不能滿足用電量的情況下，就可以使用并網發電，它不用安裝蓄電池，直接把電能數據設置成蓄電池儲能釋放，對太陽能的利用率更高，減少了相關物質的損耗。

光伏發電系統的輸出電壓和充換電站的充電電壓不一樣，前者的電壓比較高，此時需要通過DC/DC系統，降低電壓后，再給動力電池充電。為了延長動力電池的使用時間，對其進行了分箱充電。在動力電池分箱充電的設計中，為了方便操作，使交流輸出電壓與光伏發電輸出電壓相同，共同使用一條直流線。

二、光伏發電技術

光伏發電是通過太陽能電池來將光能轉換成電能的。太陽能電池的填充物是半導體材料，光伏發電就是利用這些半導體來產生光伏效應的。在能量的轉換過程中，不會向其他消耗能源那樣，光伏發電的過程不使用任何的消耗品，不會對環境造成污染，值得被推廣應用到更多領域。從物理角度來講，光伏發電的過程如下所述：太陽能電池中的半導體中有大量原子存在，當太陽光照射在太陽能電池上時，原子中的價電子就會運動起來，并與太陽光子進行猛烈的撞擊，從而產生大量的能量，這樣一來，半導體中的電子就會處于不平衡的狀態，促使光伏發電系統運作起來。

太陽能電池對太陽輻射的吸收很強，這種優勢主要是由組成電池的非晶薄膜組合決定的。較普通的單晶硅而言，太陽能電池對太陽輻射的吸收要強40倍左右。

絕大多數的光伏發電裝置都安在房頂，所以為了避免雷電對其完成損壞，還要安裝匯流箱。因為在對電動公交車充換電的時候要與監控系統進行通信，所以還要在匯流箱內安裝通信設備。

雖然電動公交車的充電方式有兩種，但是占主導地位的仍然是光伏發電系統，而交流充電系統只起到輔助充電的作用。只有當光伏發電系統不能為動力電池提供電能量的時候，才用交流電進行充電，并且要保持原有的最大功率。

三、監控系統

一個完整的光伏發電系統必須要有監控系統。監控系統主要有一下幾個功能：

對所處的環境進行監測，主要包含太陽光照的強度，自然風的風速和風向，室內外的溫度以及電池板的溫度等，對這些進行實時的檢測。

對運行數據進行監測，主要包括發電的功率和多少，太陽能電池的輸出電流、電壓，光伏發電系統輸出的電流、電壓等。

對實時故障進行監測，主要針對光伏發電系統的運行狀態，一旦發生故障，監控系統就會發出警報，并及時地記錄故障發生的時間、原因，甚至能夠逼停光伏發電系統，防止故障擴大，保障安全生產。

監控系統還能夠顯示數據并且具有存儲功能。將對環境的監測、運行數據的監測以及實時故障等顯示出來并且存儲在存儲器中，主要是對相關數據和發生的故障進行有效分析。由于監控系統內部裝有高性能的服務器，所以它能夠進行24小時不間斷的工作。

對二氧化碳排放量進行計算的功能，利用光能進行發電不會向環境中排放任何污染物，通過對相同電量，火電廠排放二氧化碳的量進行計算，可以很好地體現出光伏發電系統的環保效應。

四、結語

面對能源緊張，環境惡化的局面，對無污染、清潔型能源的利用尤為重要。太陽能是大自然賜予人類的寶貴資源，將光伏發電系統應用于電動公交車充換電站中，并與交流充電系統以及并網放電系統進行很好的結合，這不僅僅是對新能源的有效利用，同時還能對區域電網進行相應的調控，提高電網供電質量和穩定性，實現了綠色能源在電動汽車充換電和智能網絡中的應用。有效的利用光伏發電系統，不僅創造了很好的環境效益，同時還有利于公交行業實現長久持續的發展，提高其經濟效益。

參考文獻：

[1]章小慶，胡濤.含光伏發電的換電站運行方式研究[J].科技經濟市場，2017（12）：30-32.

[2]陳征，劉念，路欣怡，肖湘寧，張建華.考慮換電儲備的電動汽車光伏換電站動態功率分配方法[J].電工技術學報，2014，29（04）：306-315.

[3]李善宏，姜雨輝.電動汽車充換電站光伏發電/全釩液流儲能系統[J].大眾用電，2012，28（12）：17-18.

作者簡介：鄭舒文（1990-），男，河南駐馬店人，工程碩士，國網河南省電力公司駐馬店供電公司工程師，主要從事配電，營銷工作；張輝（1978-），男，河南駐馬店人，本科，國網河南省電力公司駐馬店供電公司助理工程師，主要從事配電，營銷工作。