一种户用光储充放一体化系统的制作方法

本发明涉及电动汽车充电领域，特别是一种户用光储充放一体化系统。

背景技术：

1、近年来，随着光伏组件和电化学储能系统成本的降低，户用光储系统逐步为大众所接受。尤其在海外，较高的电费和政府出台的补贴激励政策进一步促进了光储系统的发展和普及。同时，电动车辆也逐渐取代传统燃油车辆。然而，私家电动车辆的充电基本采用小功率的交流充电桩，速度慢。如需采用快速充电，则需要额外购买直流充电桩，并往往受限于户用电表容量。另一方面，现有户用光储系统本身具有的电能量转换的电力电子装备并未高效利用。譬如，光伏逆变器一般设计为电能从光伏组件流向直流母线的单向电力电子设备，仅在白天有阳光时工作，晚上则闲置。对于具有双向直流-直流转换装置的户用储能系统，在储能电池不工作时，直流-直流转换设备处于闲置状态。而这些电力电子设备稍加硬件拓展或软件控制的改进，即可实现电动汽车充电的功能。因此，无论从光伏逆变器和储能直流-直流转换装置的角度看，电力电子装置均未得到充放利用，造成了资源的浪费。

2、此外，近年来随着技术的发展，v2g（车到电网）模式也初步具备商业价值。部分电动车辆电池bms电池管理系统开始支持v2g放电功能。可以预见，拥有电动车辆的家庭未来对v2g模式逐步具有需求。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出一种户用光储充放一体化系统，最大化利用户用光储系统的电力电子设备，为电动车辆电池快速充放电，同时起到直流充电桩和v2g的作用，拓展了现有户用光储系统方案的功能，提高了现有户用光储系统设备的利用率和经济性。

2、本发明是一种户用光储充放一体化系统，该系统包括：

3、光伏阵列、第一双向直流-直流转换装置、第一电力切换模块、储能电池系统、第二双向直流-直流转换装置、第二电力切换模块、直流母线、双向交流-直流转换装置、ems能量管理系统、云管理平台和终端app。所述第一电力切换装置与所述第一双向直流-直流转换装置、第二双向直流-直流转换装置和电动车辆电池（通过充电枪）相连接；所述第一双向直流-直流转换装置与第一电力切换装置、光伏阵列和直流母线相连接；所述储能电池系统经第二电力切换装置和第二双向直流-直流转换装置与直流母线相连接；所述双向交流-直流转换装置与直流母线和交流电网和交流负载相连接，交流侧可以是单相或三相系统；所述ems能量管理系统与光储充放系统其他模块和所述电动车辆电池bms电池管理系统通讯，通过控制第一双向直流-直流转换装置、第二双向直流-直流转换装置和双向交流-直流转换装置进行电能量方向的软切换，通过控制第一电力切换装置和第二电力切换装置进行电能量流向的硬切换。

4、当光伏发电时，电能从光伏阵列流向第一双向直流-直流转换装置。根据光伏阵列排布和容量，光伏阵列可经单通路或多通路接入第一双向直流-直流转换装置的单路或多路mppt端口，实现光伏发电的最大功率跟踪。在此状况下，如有电动车辆电池充放电需求，第一电力切换装置阻断电动汽车电池和第一双向直流-直流转换装置的连接而连通电动汽车电池和第二双向直流-直流转换装置。第二电力切换装置阻断储能电池系统与双向直流-直流转换装置的连接。

5、光伏发电时，根据ems系统的控制指令，系统可向电动汽车电池充电。源自光伏阵列经第一直流-直流转换装置或源自交流电网经双向交流-直流转换装置或同时源自两者的电能经直流母线、第二双向直流-直流转换装置和第一电力切换装置最终流向电动汽车电池。根据ems系统的控制指令，电动汽车电池亦可向系统放电。源自电动汽车电池的电能经第一电力切换装置、第二双向直流-直流转换装置、直流母线、双向交流-直流转换装置流向交流电网或交流负载或同时流向两者。此模式要求电动汽车电池bms系统支持放电协议。

6、当光伏不发电时，光伏阵列与双向直流-直流转换装置经光伏阵列自带防反向元件隔离，双向直流-直流转换装置mppt功能被ems控制禁用。在此状况下，如有电动车辆电池充放电需求，第一电力切换装置连通电动汽车电池和第一双向直流-直流转换装置而阻断电动汽车电池和第二双向直流-直流转换装置间的连接。第二电力切换装置连通储能电池系统与双向直流-直流转换装置。

7、光伏不发电时，根据ems系统的控制指令，系统可向电动汽车电池充电。源自储能电池系统的电能经第二电力切换装置和第二直流-直流转换装置或源自交流电网的电能经双向交流-直流转换装置流向直流母线，继而流经第一双向直流-直流转换装置和第一电力切换装置最终流向电动汽车电池。根据ems系统的控制指令，电动汽车电池亦可向系统放电。源自电动汽车电池的电能经第一电力切换装置、第一双向直流-直流转换装置流向直流母线，继而从直流母线经第二直流-直流转换装置、第二电力切换装置流向储能电池，或从直流母线经双向交流-直流转换装置流向交流电网或交流负载，或同时流向三者。此模式要求电动汽车电池bms系统支持放电协议。

8、第一电力切换装置和第二电力切换装置可以由电气开关、接触器或固态电子开关构成。

9、系统可工作于光伏发电、电动车辆充放电、储能充放电等多种运行模式，其设置可由本地ems能量管理系统hmi人机交互终端、移动终端设备（手机、平板电脑等）app完成。ems能量管理系统与云端服务器通过通讯协议交互数据和控制信号，ems能量管理系统本地配置4g或5g模块、本地有线或无线路由器。移动终端设备可就地通过有线或无线网络或远程通过4g或5g网络设置光储充放一体系统工作模式并监控其运行状态。

10、本发明的有益效果是：最大化利用现有户用光储系统电力电子能量转换设备，无需额外购买安装直流充电设备，即可对电动车辆进行直流充电和放电，将直流充电桩和v2g的功能融合于户用光储系统。

技术特征：

1.一种户用光储充放一体化系统，其特征在于，该系统包括：

2.根据权利要求1所述的户用光储充放一体化系统，其特征在于：

3.根据权利要求1和2所述的户用光储充放一体化系统，其特征在于：

4.根据权利要求1和2所述的户用光储充放一体化系统，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的户用光储充放一体化系统，其特征在于：

6.根据权利要求1和5所述的户用光储充放一体化系统，其特征在于：

7.根据权利要求1和5所述的户用光储充放一体化系统，其特征在于：

8.根据权利要求1所述的户用光储充放一体化系统，其特征在于：

9.根据权利要求1所述的户用光储充放一体化系统，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种户用光储充放一体化系统，可为电动车辆快速充放电，所述户用光储充放一体化系统包括：光伏阵列、第一双向直流‑直流转换装置、第一电力切换模块、储能电池系统、第二双向直流‑直流转换装置、第二电力切换模块、直流母线、双向交流‑直流转换装置、EMS能量管理系统、云管理平台和终端APP。所述EMS能量管理系统与所述光储充放一体化系统其他模块和所述电动车辆电池BMS电池管理系统通讯，通过控制第一双向直流‑直流转换装置、第二双向直流‑直流转换装置和双向交流‑直流转换装置进行电能量流向的软切换，通过控制第一电力切换装置和第二电力切换装置进行电能量流向的硬切换。本发明无需额外购买传统的直流充电桩即可为电动车辆电池快速充放电，同时起到直流充电桩和V2G的作用，从而提高了光储系统电力电子设备的利用率和系统整体经济性。

技术研发人员：李红印
受保护的技术使用者：李红印
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12