专利名称：光伏充电系统和充电站的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光伏充电系统和充电站，特别是涉及一种动力电池梯次利用的光伏充电系统和充电站。
背景技术：
国家“十二五”规划中把新能源纯电动汽车作为发展方向，新能源汽车发展呈现良好势头，随着电动汽车迅猛发展，与电动汽车相配套的充电站正成为一种新兴产业。我国电力资源紧缺，势必要找到一种新型解决电动汽车充电办法。由于电力资源的紧缺，动力电池的梯次利用也将是提高能源综合利用率的一个重要环节。按照国家的有关规定，电动汽车动力蓄电池的实际容量衰退至其标称容量的80%后，应该进行淘汰。当电动汽车大规模应用后，已淘汰的动力蓄电池仍然是一笔巨大的财富，可以在电网储能应用方面发挥重要作用。由此，期望可以找到一种不增加用电负担、可以利用已淘汰的动力蓄电池且便于电动汽车充电的充电系统和充电站。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中电动汽车没有配套的充电站、动力蓄电池淘汰后得不到充分利用的缺陷，提供一种不增加额外的用电负担、使得淘汰的动力蓄电池得到充分利用、便于电动汽车及其他交流用电设备和直流用电设备充电的光伏充电系统和充电站。本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的:—种光伏充电系统，其特点在于，其包括:用于将太阳能转换为电能、并将该电能转换为直流电输出的太阳能电池组件、蓄电池组件、第一 DC/DC (直流转直流)电路、第二DC/DC电路、第一 DC/AC(直流转交流)电路、第二 DC/AC电路，其中，该第一 DC/DC电路用于利用该太阳能电池组件输出的直流电为该蓄电池组件充电；该第一 DC/AC电路用于将该太阳能电池组件输出的直流电转换为交流电并将该交流电送入一交流用电设备和/或一电网，也就是说，转换所得的交流电可以直接为该交流用电设备提供电源，也可以并入电网发电，缓解用电高峰时传统发电厂的工作压力；该第二 DC/AC电路用于将该蓄电池组件输出的直流电转换为交流电并将该交流电送入该交流用电设备和/或该电网，也就是说，转换所得的交流电可以直接为该交流用电设备提供电源，也可以并入电网发电，缓解用电高峰时传统发电厂的工作压力；该第二 DC/DC电路用于直流转换该蓄电池组件输出的直流电并将经转换的直流电送入一直流用电设备，这里的直流转直流是为了将该蓄电池组件输出的直流电转换成适合该直流用电设备使用的直流电以为该直流用电设备提供工作电源；其中，该交流用电设备例如照明系统或其它生活工业用电设备；该直流用电设备例如电动汽车，由此该光伏充电系统可以利用太阳能转换所得的电能和蓄电池组件的二次利用为电动汽车充电，再不加重传统发电厂负担的情况下充分利用了电力资源。优选地，该光伏充电系统还包括一监控装置，用于监控以下的一种或多种:该太阳能电池组件输出的直流电电压、直流电电流、该蓄电池组件的电量、该电网的电网信息。用户可以通过监控装置的监控结果进行控制指令的下达，又或者事先进行程序的设定，在监控结果满足某一条件的时候自动下达控制指令。优选地，该光伏充电系统还包括一控制装置，用于在该电网信息显示电网电压过低或电网容量不够时启用该第一 DC/AC电路和/或该第二 DC/AC电路以将该交流电送入该电网。即用电量较大、传统发电厂的输出无法满足用电需要时，该光伏充电系统将太阳能电池组件和蓄电池组件的输出转换成交流电输出直接并入电网以缓解紧张的用电情况。优选地，该控制装置还用于根据采集的该电网信息以控制该第二 DC/AC电路对该蓄电池组件进行放电来实现对该电网有功功率的调节或无功功率的调节。优选地，该控制装置还用于在该交流用电设备被启用时启用该第一 DC/AC电路和/或该第二 DC/AC电路以为该交流用电设备提供工作电源，和/或，该控制装置还用于在该直流用电设备被启用时启用该第二 DC/DC电路以为该直流用电设备提供工作电源，或者例如对电动汽车等其他直流用电设备的充电。优选地，该控制装置还用于在该蓄电池组件的电量低于一阈值时启用该第一 DC/DC电路以控制该太阳能电池组件对该蓄电池组件的充电。优选地，该交流电与该电网同频率、同相位。优选地，该蓄电池组件包括BMS (BATTERY MANAGEMENT SYSTEM,电池管理系统)，BMS是电池与用户之间的纽带，主要对象是二次电池，由于二次电池存在下面的一些缺点，如存储能量少、寿命短、串并联使用问题、使用安全性、电池电量估算困难等。电池的性能是很复杂的，不同类型的电池特性亦相差很大。BMS主要就是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。另外，该蓄电池组件还可包括充电锂电池。优选地，该第一 DC/AC电路和该第二 DC/AC电路均包括逆变器以完成直流电到交流电的转换。其中，上述的直流转直流、直流转交流的具体实现可以由本领域技术人员选择合适的DC控制器、逆变器来实现。本发明还提供一种充电站，其特点在于，该充电站包括如上所述的光伏充电系统。由此，该充电站不仅可以满足电动汽车等直流用电设备的充电需要，还可以为交流用电设备(例如照明系统)提供工作电源，此外，在用电量较大的时段，该充电站还可以将太阳能电池组件和蓄电池组件的输出转换成交流电并入电网，即使是在夜间也可利用具有储能功能的该蓄电池组件的电能。本发明的积极进步效果在于:本发明的光伏充电系统和充电站利用了太阳能和二次电池，提供了 DC/AC和DC/DC的多种通路，不仅为电动汽车等直流用电设备提供了便利的充电方式，还充分利用了太阳能和二次电池的储能，可以为交流用电设备(例如照明系统)提供工作电源以及在用电量超负荷时提供并网发电。另外，该充电站从多方面保证了用户的用电，并且完全采用清洁能源，不会造成额外的污染。
图1为本发明一实施例的光伏充电系统的结构框图。
具体实施例方式下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。参考图1，本发明所述的光伏充电系统，包括:用于将太阳能转换为电能、并将该电能转换为直流电输出的太阳能电池组件1(例如，太阳能电池组件装机容量为IOkWp,可实现最大功率跟踪)、蓄电池组件2 (例如，电池储能容量40kWh，寿命1500循环(80% D0D,循环深度，每次放电循环可放出容量)，该蓄电池组件也能从电网吸入能量为自身充电，又可通过并网逆变器向电网释放能量)、第一 DC/DC电路3、第二 DC/DC电路4、第一 DC/AC电路5、第二 DC/AC电路6，其中，该第一 DC/DC电路3用于利用该太阳能电池组件I输出的直流电为该蓄电池组件2充电；该第一 DC/AC电路5用于将该太阳能电池组件输出的直流电转换为交流电并将该交流电送入一交流用电设备7和/或一电网，也就是说，转换所得的交流电可以直接为该交流用电设备7提供电源，也可以并入电网发电，缓解用电高峰时传统发电厂的工作压力；该第二 DC/AC电路6用于将该蓄电池组件2输出的直流电转换为交流电并将该交流电送入该交流用电设备7和/或该电网，也就是说，转换所得的交流电可以直接为该交流用电设备7提供电源，也可以并入电网发电，缓解用电高峰时传统发电厂的工作压力；该第二 DC/DC电路4用于直流转换该蓄电池组件2输出的直流电并将经转换的直流电送入一直流用电设备8，这里的直流转直流是为了将该蓄电池组件2输出的直流电转换成适合该直流用电设备8使用的直流电以供该直流用电设备8用电，本实施例中，该直流用电设备8为电动汽车，该第二 DC/DC电路4利用该蓄电池组件2中的电量为该电动汽车充电；其中，该交流用电设备7例如照明系统或其它生活工业用电设备；而该经转换的直流电被提供给该直流用电设备8，由此该光伏充电系统可以利用太阳能转换所得的电能和蓄电池组件的二次利用为电动汽车充电，再不加重传统发电厂负担的情况下充分利用了电力资源。除此之外，该光伏充电系统还包括一监控装置(图中未示)，用于监控以下的一种或多种:该太阳能电池组件I输出的直流电电压、直流电电流、该蓄电池组件2的电量、电网信息。用户可以通过监控装置的监控结果进行控制指令的下达，又或者事先进行程序的设定，在监控结果满足某一条件的时候自动下达控制指令，例如:在夜间该蓄电池组件2进行逆变放电；或者当市电电压过低或市电容量不够时，蓄电池组件2也进行放电以并入电网；或者，需要对该直流用电设备8 (例如电动汽车)进行充电时，在接收到充电指令后该蓄电池组件2也进行放电以对电动汽车进行充电。监控的对象不局限于上述提及的部分。为了方便自动控制，该光伏充电系统还包括一控制装置(图中未示)，用于在电网电压过低或电网容量不够时启用该第一 DC/AC电路5和/或该第二 DC/AC电路6以将该交流电送入该电网。即用电量较大、传统发电厂的输出无法满足用电需要时，该光伏充电系统将太阳能电池组件I和蓄电池组件2的输出转换成交流电输出直接并入电网以缓解紧张的用电情况。除此之外，该控制装置还用于根据采集的该电网信息以控制该第二 DC/AC电路6对该蓄电池组件2进行放电来实现对该电网有功功率的调节或无功功率的调节。或者，该控制装置还用于在该交流用电设备7被启用时启用该第一 DC/AC电路5和/或该第二 DC/AC电路6，和/或，该控制装置还用于在该直流用电设备8被启用时启用该第二 DC/DC电路4以控制对该直流用电设备8 (例如电动汽车)的充电。另外，该控制装置还用于在该蓄电池组件2的电量低于一阈值时启用该第一 DC/DC电路3以控制该太阳能电池组件I对该蓄电池组件2的充电。除此之外，该控制装置还能协调充电、电池储能、太阳能电池组件的输出功率，能实现对分布式供电系统(小规模供电系统，大电网供电系统补充)的控制和孤岛检测保证安全，验证脱离电网的离网运行的可能性。其中，该交流电与该电网同频率、同相位。另外，该蓄电池组件2包括BMS，该蓄电池组件还可包括充电锂电池，该锂电池能做到在半小时内充电40%，SOC (电池储能剩余容量)在20 80%之间)，温度条件满足室外低温环境。具体来说，该第一 DC/AC电路5和该第二 DC/AC电路6均包括逆变器以完成直流电到交流电的转换。其中，上述的直流转直流、直流转交流的具体实现可以由本领域技术人员选择合适的DC控制器、逆变器来实现。除此之外，本发明还提供一种充电站，包括如上所述的光伏充电系统。由此，该充电站不仅可以满足电动汽车等直流用电设备的充电需要，还可以为交流用电设备(例如照明系统)提供工作电源，此外，在用电量较大的时段，该充电站还可以将太阳能电池组件和蓄电池组件的输出转换成交流电并入电网，即使是在夜间也可利用具有储能功能的该蓄电池组件的电能。本发明的光伏充电系统及充电站，一方面可以平衡充电站新增的用电负荷，从而对电网供电容量不构成新的需求，减少电网增容所需的投资和施工工程，另外一方面可以为未来的“智能电网”作好充足的技术储备。虽然以上描述了本发明的具体实施方式
，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种光伏充电系统，其特征在于，其包括:用于将太阳能转换为电能、并将该电能转换为直流电输出的太阳能电池组件、蓄电池组件、第一 DC/DC电路、第二 DC/DC电路、第一DC/AC电路、第二 DC/AC电路，其中， 该第一 DC/DC电路用于利用该太阳能电池组件输出的直流电为该蓄电池组件充电； 该第一 DC/AC电路用于将该太阳能电池组件输出的直流电转换为交流电并将该交流电送入一交流用电设备和/或一电网； 该第二 DC/AC电路用于将该蓄电池组件输出的直流电转换为交流电并将该交流电送入该交流用电设备和/或该电网； 该第二 DC/DC电路用于直流转换该蓄电池组件输出的直流电并将经转换的直流电送入一直流用电设备。
2.如权利要求1所述的光伏充电系统，其特征在于，该光伏充电系统还包括一监控装置，用于监控以下的一种或多种:该太阳能电池组件输出的直流电电压、直流电电流、该蓄电池组件的电量、该电网的电网信息。
3.如权利要求2所述的光伏充电系统，其特征在于，该光伏充电系统还包括一控制装置，用于在该电网信息显示电网电压过低或电网容量不够时启用该第一 DC/AC电路和/或该第二 DC/AC电路以将该交流电送入该电网。
4.如权利要求3所述的光伏充电系统，其特征在于，该控制装置还用于根据该电网信息控制该第二 DC/AC电路对该蓄电池组件进行放电来实现对该电网有功功率的调节或无功功率的调节。
5.如权利要求3所述的光伏充电系统，其特征在于，该控制装置还用于在该交流用电设备被启用时启用该第一 DC/AC电路和/或该第二 DC/AC电路，和/或，该控制装置还用于在该直流用电设备被启用时启用该第二 DC/DC电路。
6.如权利要求3所述的光伏充电系统，其特征在于，该控制装置还用于在该蓄电池组件的电量低于一阈值时启用该第一 DC/DC电路以控制该太阳能电池组件对该蓄电池组件的充电。
7.如权利要求1-6中任意一项所述的光伏充电系统,其特征在于,该交流电与该电网同频率、同相位。
8.如权利要求1-6中任意一项所述的光伏充电系统,其特征在于,该蓄电池组件包括BMSjP /或，该蓄电池组件包括充电锂电池。
9.如权利要求1-6中任意一项所述的光伏充电系统,其特征在于,该第一DC/AC电路和该第二 DC/AC电路均包括逆变器。
10.一种充电站，其特征在于，该充电站包括如权利要求1-9中任意一项所述的光伏充电系统。
全文摘要
本发明公开了一种光伏充电系统包括太阳能电池组件、蓄电池组件，第一DC/DC电路用于利用太阳能电池组件输出的直流电为蓄电池组件充电；第一DC/AC电路用于将直流电转换为交流电并送入交流用电设备和/或电网；第二DC/AC电路用于将蓄电池组件输出的直流电转换为交流电并送入交流用电设备和/或电网；第二DC/DC电路用于直流转换蓄电池组件输出的直流电并送入直流用电设备。本发明还公开了一种充电站。本发明的光伏充电系统和充电站利用了太阳能和二次电池，不仅为直流用电设备提供了便利的充电方式，还充分利用了二次电池的储能。
文档编号H02J3/38GK103208825SQ20121001430
公开日2013年7月17日 申请日期2012年1月17日 优先权日2012年1月17日
发明者杨海林, 彭华良 申请人:上海追日电气有限公司