一种适用于新能源和电动汽车接入的城市直流配电系统的制作方法
【专利摘要】一种适用于新能源和电动汽车接入的城市直流配电系统，包括：至少一个光伏电池板，至少一个用于光伏发电的DC/DC变换器;至少一个充电桩，至少一个用于充电桩的DC/DC变换器;一个站内负荷，一个用于站内负荷的DC/AC逆变器；一个双向AC/DC变流器；至少一个小区配电箱和居民负荷。与现有针对电动汽车入户而对配电网进行扩容的方案相比，本实用新型系统不改变原配电网线路结构，且无需更换或升级电缆，在不影响原居民负荷用电的情况下，仅在原配电网络一侧引入一个直流微网系统，利用区域直流微网储能设备与光伏发电来减小大负荷对电网的冲击，具有成本低、节能环保、可靠性高、可扩展性好等优点。
【专利说明】
一种适用于新能源和电动汽车接入的城市直流配电系统
技术领域
[0001]本实用新型属于配电网功率增容技术领域，具体涉及一种适用于新能源和电动汽车接入的城市直流配电系统。
【背景技术】
[0002]随着雾霾现象日益严重，温室气体过度排放，全球气候变暖加剧，大气污染严重，全球大力发展清洁能源的趋势下，在节能减排、减少雾霾现象以及人类对传统化石能源的依赖方面，电动汽车作为新一代的交通工具具备传统汽车不可比拟的优势，受到各国政府、汽车生产商以及能源企业的广泛关注，近年来电动汽车成为研究的热点。电动汽车充电形式可以分为快充和慢充两种，其中快充通常在专业的充电站完成，充电使用大功率直流形式，充电功率在数十到数百千瓦；因此，当大量电动汽车接入配电网后，必然会对配电网形成很大的负荷冲击，引发配电网负荷过载问题。现有的城市传统结构示意图如图1所示，为了减少大量电动汽车充电负荷对配网的冲击，常用的技术方案为:直接对输电电缆进行升级改造，采用过流能力更大的电缆，从而实现输电容量的提高，这种方法不仅工程量巨大，对所涉及改造线路周围的居民生活影响较大，同时还存在成本昂贵，施工周期长等问题。
【发明内容】
[0003]针对现有技术存在的上述不足，解决现有配电网输电容量提高方案存在成本高、工程量大、施工周期长及对用户影响严重等问题。本实用新型提供一种适用于新能源和电动汽车接入的城市直流配电系统，该系统是在不改变线路电缆的情况下，利用直流微网系统，就地采用新能源发电，为所需负荷供电，来达到减少负荷冲击的目的，该系统具有不改变输电线路结构的优点，但需要引入光伏发电、变流器以及储能电池组等设备，建立直流微网，用于解决电动汽车大规模接入之后配电网峰值负荷增加的问题。
[0004]本实用新型所采用的技术方案是:
[0005]—种适用于新能源和电动汽车接入的城市直流配电系统，
[0006]包括一个变电站，
[0007]至少一个小区配电箱，
[0008]至少一个传统负荷；
[0009 ]还包括一个电动汽车充换电站，该电动汽车充换电站包括:
[0010]一个AC/DC双向变流器，
[0011]一条直流母线DC bus，
[0012]一个连接第一 DC/DC变换器的储能动力电池组，
[0013]至少一个连接第二 DC/DC变换器的光伏发电电池板，
[0014]一个连接DC/AC逆变器的站内负荷，
[0015]至少一个连接第三DC/DC变换器的电动汽车充电粧；
[0016]所述变电站与AC/DC双向变流器、传统负荷交流母线AC bus相连；
[0017]所述AC/DC双向变流器直流侧与直流母线DC bus相连，AC/DC双向变流器交流侧与变电站相连；
[0018]所述第一DC/DC变换器的低压侧与储能动力电池组相连，第一 DC/DC变换器的高压侧与直流母线DC bus相连；
[0019]所述第二DC/DC变换器的低压侧与光伏发电电池板相连，第二 DC/DC变换器的高压侧与直流母线DC bus相连。
[0020]所述DC/AC逆变器的交流侧与站内负荷相连，DC/AC逆变器的直流侧与直流母线DCbus相连；
[0021]所述第三DC/DC变换器的低压侧与电动汽车充电粧相连，第三DC/DC变换器的高压侧与直流母线DC bus相连；
[0022]所述小区配电箱一侧与变电站相连，小区配电箱另一侧与传统负荷相连。
[0023]相比于现有的提高配电网线路输电容量的技术，本实用新型提供一种适用于新能源和电动汽车接入的城市直流配电系统，具有如下优点:
[0024]I )、本实用新型无需改变原配电网线路结构，且无需更换或升级现有配电网所使用的电缆。
[0025]2)、输电线路容量无需提升，电动汽车充电所需的负荷可以通过引入的直流微网系统内新能源发电以及动力电池组来供给，以满足不同规模电动汽车接入后对配电线路容量的需求。
[0026]3)、本实用新型仅需在现有配电系统中引入一套含有新能源发电的直流微网系统，工程量小，实现方便，可行性高。
[0027]4)、电动汽车充换电站在一定条件下可孤岛运行，自给自足，减少负荷对电网的冲击，在深夜用电低谷时，电网还可为充换电站储能单元动力电池组充电储能，以保证第二天的正常使用。
【附图说明】
[0028]图1是一种现有的交流配电系统的结构示意图。
[0029]图2是本实用新型结构不意图。
【具体实施方式】
[0030]如图2所示，一种适用于新能源和电动汽车接入的城市直流配电系统，包括一个变电站I，至少一个小区配电箱12，至少一个传统负荷13。传统负荷13指的是现阶段采用220V交流居民用电供电的负荷。
[0031 ] 还包括一个电动汽车充换电站，该电动汽车充换电站包括:一个AC/DC双向变流器2，
[0032]一条直流母线DC bus 3，一个连接第一DC/DC变换器4的储能动力电池组8，至少一个连接第二DC/DC变换器5的光伏发电电池板9，一个连接DC/AC逆变器6的站内负荷1，至少一个连接第三DC/DC变换器7的电动汽车充电粧11。
[0033]所述变电站I与AC/DC双向变流器2、传统负荷交流母线AC bus相连；
[0034]所述AC/DC双向变流器2直流侧与直流母线DC bus 3相连，AC/DC双向变流器2交流侧与变电站I相连；
[0035]所述第一 DC/DC变换器4的低压侧与储能动力电池组8相连，第一 DC/DC变换器4的高压侧与直流母线DC bus 3相连；
[0036]所述第二 DC/DC变换器5的低压侧与光伏发电电池板9相连，第二 DC/DC变换器5的高压侧与直流母线DC bus 3相连。
[0037]所述DC/AC逆变器6的交流侧与站内负荷10相连，DC/AC逆变器6的直流侧与直流母线DC bus3相连；
[0038]所述第三DC/DC变换器7的低压侧与电动汽车充电粧11相连，第三DC/DC变换器7的高压侧与直流母线DC bus 3相连。
[0039]本实用新型系统接入了一套含有AC/DC双向变流器的直流微网系统，该系统可以使用新能源与储能系统自行调节功率供给，自给自足，减少对原配电网的负荷冲击。
[0040]居民传统负荷外引入了直流微网系统，可以在原配电网结构不受影响的情况下接入大量电动汽车。
[0041]本实用新型直流配电系统中的电能传输均为直流电能形式。
[0042]图1所示的现有交流配电系统的配电线路电压为10kV，线路容量也只有10kV，大量电动汽车的接入使得增大配电线路容量成为问题，在不扩大输电线路容量的情况下，弓丨入了图2所示实施例中的光伏发电电池板以及动力电池组作为供电源供电，减少负荷对原电网所需电量，也减少了电网的负荷冲击。图2中所示直流母线DC bus 3电压设计为800V。AC/DC双向变流器2从变电站将10 kV AC整流为800V直流电传送至直流母线DC bus 3;第二DC/DC变换器5将光伏发电电池板9发的电升压至800V至直流母线以及通过第一 DC/DC变换器4至储能动力电池组8进行充电存储;第三DC/DC变换器7将直流母线DC bus的800V直流电降压至380V至电动汽车充电粧11供电动汽车充电；站内负荷10所使用220￥4(:经过0(:/^(:逆变器6从800V直流母线取电，站内负荷10是电动汽车充换电站站内设备日常运行使用需求所需的负荷。原传统负荷13依旧通过小区配电箱12从变电站11OkV变电至1kV取电，经过小区配电箱12通过1kV降压至220V交流电供居民使用。在本实例中，当白天光照强度充足的时候，可以利用光伏发电为充电粧以及动力电池组供电，一定条件下可使充换电站孤岛运行，不从电网取电，自给自足。在光照条件不好时以及晚用电高峰期，可以用动力电池组给充电粧供电，在供电不足时再从电网取电。在夜深用电低谷时，可用电网电量为动力电池组充电，保证第二天的电量充足与正常使用。图2所示的本实用新型具体实施例中，变电站1、AC/DC双向变流器2、直流母线DC bus 3、第一DC/DC变换器4和第二DC/DC变换器5和第三DC/DC变换器7以及DC/AC逆变器6电压等级以及小区配电箱电压等级均以一实例进行设计和阐述，在实际应用中可根据实际系统容量需求来选择和确定电压等级。
[0043]综上所述，本实用新型的直流配电系统在不改变原配电网线路结构，且无需更换或升级电缆，在不影响原居民负荷用电的情况下，引入了清洁环保的新能源与储能装置为电动汽车所需负荷供电，具有配电线路损耗小、节能环保、可靠性高、可扩展性好的优点，且所提升配电网输电容量的幅度完全能够满足电动汽车规模化接入对配电网传输容量的需求，是一种适用于新能源和电动汽车接入的城市直流配电系统。
[0044]本实用新型的上述实施范例仅仅是为说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本实用新型的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。
【主权项】
1.一种适用于新能源和电动汽车接入的城市直流配电系统，其特征在于， 包括一个变电站(I)， 至少一个小区配电箱(12)， 至少一个传统负荷(13); 还包括一个电动汽车充换电站，该电动汽车充换电站包括: 一个AC/DC双向变流器(2)， 一条直流母线DC bus (3)， 一个连接第一 DC/DC变换器(4)的储能动力电池组(8)， 至少一个连接第二 DC/DC变换器(5)的光伏发电电池板(9)， 一个连接DC/AC逆变器(6 )的站内负荷(1 )， 至少一个连接第三DC/DC变换器(7 )的电动汽车充电粧(11); 所述变电站(I)与AC/DC双向变流器(2 )、传统负荷交流母线AC bus相连； 所述AC/DC双向变流器(2)直流侧与直流母线DC bus (3)相连，AC/DC双向变流器(2)交流侧与变电站(I)相连； 所述第一 DC/DC变换器(4)的低压侧与储能动力电池组(8)相连，第一 DC/DC变换器(4)的高压侧与直流母线DC bus (3)相连； 所述第二 DC/DC变换器(5)的低压侧与光伏发电电池板(9)相连，第二 DC/DC变换器(5)的高压侧与直流母线DC bus(3)相连； 所述DC/AC逆变器(6 )的交流侧与站内负荷(1 )相连，DC/AC逆变器(6 )的直流侧与直流母线DC bus(3)相连； 所述第三DC/DC变换器(7)的低压侧与电动汽车充电粧(11)相连，第三DC/DC变换器(7)的高压侧与直流母线DC bus(3)相连； 所述小区配电箱(12)—侧与变电站(I)相连，小区配电箱(12)另一侧与传统负荷(13)相连。
【文档编号】H02J5/00GK205544337SQ201620335190
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月20日
【发明人】黄悦华, 吴昊, 邾玢鑫, 佘小莉
【申请人】三峡大学