光伏汽车充电站可行性分析_刘金梅
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
我国在 2009 年相继提出了《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》、金太阳 示范工程等鼓励光伏发电产业发展的政策；2011 年国务院制定的“十二五”规划纲要，再 次明确了要重点发展包括太阳能热利用和光伏光热发电在内的新能源产业。今年 5 月召开的 国务院常务会议讨论通过《国家基本公共服务体系“十二五”规划》，研究确定促进节能家 电、汽车等产品消费的政策措施。其中会议上决定安排 60 亿元支持推广 1.6 升及以下排量 节能汽车。
在高油价和低碳经济的双重推动下，发展新能源汽车被各国提上重要议程，电动汽车由 此得到人们的关注。目前，阻碍电动汽车发展的关键因素之一是充电难的问题，因为电动汽 车充电站还很少，没有现有汽车去加油站加油那么方便。
日本多家公司为了推广自己的电动汽车，开始在日本的三座城市自建充电站，而且把部 分充电站建为太阳能充电站。他们除了在日本陆续建设外，还在美国芝加哥建成了一家太阳
2）缓解现有电网负担 光伏汽车充电站不需要电网分配专用充电网络，不会增加电网负 荷。太阳能发电系统自身发电供不应求时，可以选择在电网低谷时期从电网购电，不但有效 利用了电网低谷时的电力，电站给电动汽车快速充电时也不会对电网安全构成威胁，有效避 免与电网高峰用电冲突。在国家电网用电高峰时段，若电站发电充裕，还可以利用电站的优 势向电网反向供电，具体实施方案可以是在电网用电高峰时段，由充电站来替代电网公司向 局部客户供电。
1 引言
伴随着社会的快速发展和人们生活水平的不断提高，能源的消耗量急剧增加，能源和环 境问题也日益突出。新能源汽车已成为全球汽车工业的发展方向，纯电动车以其绿色环保、 节能和经济性等优点，在环保和节能上具有不可比拟的优势，它是解决人类巨大能源和环境 压力的有效途径。因此，电动汽车是 21 世纪汽车的发展方向[1]。如果电动汽车普及，充电 站将会是这条产业链中的重要一环。电动车充电站作为电动车的基础设施，其潜在价值必然 在电动车市场启动之前爆发。
如果单纯利用现有电网供电，将额外消耗大量不可再生资源用于发电，煤、石油等化石 能源在燃烧发电过程中又造成环境污染，加重了传统能源消耗和环境问题。因此开发利用清 洁的可再生能源给汽车充电站供电势在必行。结合现有电网供电的光伏汽车充电站不但克服 了单纯利用现有电网供电的弊端，而且利用储量丰富、价格免费、清洁、可再生的太阳能资 源发电，将对节约不可再生能源，保障国家能源安全[2]，改善环境污染问题做出重要贡献。 2009 年国务院办公厅公布的《汽车产业调整和振兴规划》中提出，未来三年要形成 50 万辆 新能源汽车产能，新能源汽车销量占乘用车销售总量的 5%左右。在这样大的背景下，加快 建立光伏汽车充电站就成为当务之急。
1）符合“点多面广投资小”原则 电动汽车充电站的建设要符合“点多面广投资小”的 原则，单纯利用已有电网给充电站供电难以达到此目标，需用新技术新方法来实现突破。太 阳能作为清洁、高效和永不衰竭的新能源可被我们用于发电系统。因建立专用充电网络费用 高，而依靠常规电网可减小投资，所以结合普通电网取电的太阳能充电站，可安全可靠、无 噪声、无污染的为电动汽车充电。
[4] 师帅.车用太阳能充电站首次现身纽约[J].农村电工，2011，8：48.
[5] 周嗣理.含光伏电源电动汽车充电站的设计与仿真研究[D].安徽：安徽大学，2010.
作者介绍
刘金梅，女，生于 1988 年 1 月 22 日，沈阳工业大学 研究生在读，电力系统及其自动化专业，主要从事光伏发电系统管理方面
今年 2 月，第一个 Sunlogics Green Zone 太阳能充电站正式落户通用汽车中国园区，充 电站充分利用太阳能，通过可再生能源，以独特且环保的方式实现电动车充电。山东烟台预 备在今年建设 18 座电动汽车充电站，除了发电厂的支撑外，主要利用风电、太阳能发电等 分布式能源为充电站供电。北京、湖北、浙江等地也都在积极筹备电动汽车充电站的建设， 相信在不远的将来，电动车用户驾车外出时可以任意远行，随时为汽车补充电力，方便快捷。 3 充电站建设方案
光伏汽车充电站可行性分析
刘金梅 龚淑秋
（沈阳工业大学，辽宁 沈阳 110870）
摘要：面对日益突出的能源危机和环境问题，新能源汽车已成为全球汽车工业的发展方向，纯电动汽车以 其高节油率、无CO2排放、结构简单的优势成为21世纪汽车的发展方向。汽车充电站作为电动汽车的能源 补给站，是新能源汽车得以广泛推广的强有力保障。结合现有电网供电的光伏汽车充电站不但克服了单纯 利用现有电网供电的弊端，而且利用储量丰富、价格免费、清洁、可再生的太阳能资源发电，将对节约不 可再生能源，保障国家能源安全，改善环境污染问题做出重要贡献。文章通过研究电动汽车充电站存在的 意义以及现有充电站的发展状况、相关技术，对沈阳建设光伏电动汽车充电站做了可行性分析。由分析得 出结论：在丰富太阳能资源保障、环保需求以及国家政策的有力支持下，沈阳可建设光伏汽车充电站，以 满足未来大量充电汽车的充电需要。 关键词：电动汽车，新能源，太阳能，光伏汽车充电站
3）扩容简单 太阳能充电站主要是由太阳能电池组件、控制器、蓄电池、充电桩组合而 成，如果出现供不应求的状况，充电站可以只通过增加太阳能电池组和蓄电池的方式来扩容，
而不用重新建设。
4 光伏汽车充电站中的相关技术
太阳能充电站的原理是ห้องสมุดไป่ตู้太阳能发的电用蓄电池储存起来，在需要时对外充电或供电， 在太阳能发电不足时可以从电网中取电存储，智能控制系统会根据实际需求自动在电网低谷 时接通电网储存电能。储能式太阳能充电站组成结构如图 4.1 所示。
2 电动汽车充电站发展现状
为了社会经济可持续发展，交通运输必须可持续发展。汽车可持续发展遇到的 3 大问题 是能源、环保和安全[3]。新能源汽车在解决这 3 大问题上将起着关键的作用。电动汽车要想 得到广泛应用，首先要解决充电问题，包括充电站的建设和电力输送问题。 2.1 国外电动汽车充电站发展现状
太阳能电站的建设需要。
表 5.1 我国太阳能资源分布状况
地区分类
全年日照 时数（h）
年接受太阳 辐射总量(MJ/m2)
主要地区
一类地区 （丰富区）
3200~3300
6680~8400
宁夏北部、甘肃北部、新疆东南部、青海西部和西藏西 部等地
二类地区 （较丰富区）
3000~3200
5852~6680
河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃 中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地
三类地区 （中等区）
2200~3000
5016~5852
山东东南部、河南东南部、河北东南部、山西南部、新 疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、 广东南部、福建南部、江苏安徽北部、天津、北京等地
5.2 保护环境的需要 沈阳是东北政治、经济、金融、文化、交通、信息和旅游中心，中国 15 个副省级市之
电池管理系统是用于监测蓄电池单元的电流、电压、温度、剩余电量等参数，控制蓄电 池的充放电状态，对蓄电池组进行安全监控及有效管理，使电池工作在最佳状态，提高蓄电 池的使用效率，延长其使用寿命，进一步达到降低运行成本的目的。
快速充电即在汽车电池可承受范围内以大电流给汽车进行充电，以缩短蓄电池达到满充 状态时间，减少电动汽车用户的充电等待时间，具有现实的研究价值。
5 沈阳建设光伏汽车充电站的可行性
5.1 太阳能资源丰富 沈阳是东北老工业基地之一，能源消耗巨大，在能源匮乏的今天，沈阳应积极开发新能
源利用，特别是清洁、巨量的太阳能资源。表 5.1 是我国太阳能资源分布状况，辽宁属于三 类地区，年日照时数大于 2200h，辐射总量高于 5016 MJ/m2，是我国太阳能资源丰富或较 丰富的地区，面积较大，约占全国总面积的 2/3 以上，具有利用太阳能的良好条件，可满足
在国家政策的大力支持下，我市也应积极促进电动汽车行业的发展，同时加强光伏汽车 充电站的建设，以满足未来大量充电汽车的充电需要。
参考文献
[1] 乔国艳.电动汽车电池管理系统的研究与设计[D].湖南：武汉理工大学，2006.
- [2] 杨裕生，陈清泉等.关于我国电动车的技术发展路线建议[J].新材料产业，2010，3：11 17. - [3] 陈清泉，孙立清.电动汽车的现状和发展趋势[J].科技导报，2005，23（4）：24 28.
电动汽车快速充电时需要瞬时强大的尖峰功率，若多台电动汽车同时充电，常规电网将 受到严重的尖峰干扰，影响电网安全。在现有电网中分设出专用充电网络可以避免已有电网 受到干扰，但这将涉及到整个国家电网的改造，耗资巨大。而且我国电力系统大部分采用火 电，单纯采用接电网的充电站建设方案，未来给大量的电动汽车充电只能改善局部地区的环 境质量，实际节能减排效率甚微。未来光伏汽车充电站应具备以下优点：
一，中国七大区域中心城市之一，中国特大城市，东北最大的国际大都市，人口众多。在经 济快速发展的今天，人们的生活水平显著提高，私家车的数量明显增多，空气质量下降明显， 为了改善沈阳的环境问题，保持良好的城市形象，减少汽车尾气排放势在必行。鼓励市民购 买电动汽车，减少烧油汽车的数量是有效改善空气的可行方法之一。电动汽车的数量增加， 首先需要解决充电问题。因此光伏汽车充电站的建设迫在眉睫。 5.3 国家政策支持
目前，电动汽车普及率比较高的是以色列。以色列的汽油费很贵，在政府的支持下，美 国一家公司在以色列建了 1000 多个充电站，形成了一个比较完善的充电站网络，满足了人 们连续驾驶电动汽车行驶的需求。 2.2 国内电动汽车充电站发展现状
电动汽车的快速发展加快了电动汽车充电站的建设步伐，在国家政策的大力推动下，全 国各地的电动汽车充电站如雨后春笋般成长起来。在 2009 年，国内首家具有商业运营功能 的电动汽车充电站 10 月份时在上海投入使用，该充电站可为多种电动汽车充电，但暂时未 对社会车辆开放。南方电网在深圳投资建设的两个电动汽车充电站 12 月份开始投运，它们 可以同时满足 134 辆电动汽车充电需求。合肥 18 路纯电动公交车用充电站也在 12 月份投入 使用[5]。
图 4.1 光伏电动充电站系统
说明：光伏充电站主要由太阳能电池单元、电网、智能控制器、蓄电池、充电站、负载组成。 4.1 智能控制技术
智能控制器负责监控整个充电站的运行，其应设有人机交互界面，方便工作人员直观了 解电站的整体运行情况，及时发现潜在问题，并提前做好解决方案应对。除了便于发现问题， 人机交互界面还用于工作人员输入控制命令，控制充电站在太阳能供电不足时从电网取电， 当太阳能供电充足时停止从电网取电。电动车动力充电时的计费程序也是由控制器进行智能 管理的。所以可以说控制器是整个充电站得以安全稳定运行的关键部分，它能否快速准确地 反映充电站的各项技术参数将直接影响着整个系统的运行状态。 4.2 电池管理快速充电技术
能电动汽车充电站，保证他们生产的电动汽车在本土及芝加哥的销售。在全球能源危机的影 响下，太阳能充电站是未来新能源汽车推广的强有力保障。2011 年，美国可持续能源公司 （BE）宣布在纽约建成第一座电动汽车太阳能充电站。充电站所产电能可以满足一个小家 庭的需要，同时其电池存储力还能满足全天候的即时使用需求[4]。
的研究。
通讯地址：沈阳经济技术开发区沈辽西路 111 号
电话：15840384169 E—mail：ququ0122@163.com
在高油价和低碳经济的双重推动下，发展新能源汽车被各国提上重要议程，电动汽车由 此得到人们的关注。目前，阻碍电动汽车发展的关键因素之一是充电难的问题，因为电动汽 车充电站还很少，没有现有汽车去加油站加油那么方便。
日本多家公司为了推广自己的电动汽车，开始在日本的三座城市自建充电站，而且把部 分充电站建为太阳能充电站。他们除了在日本陆续建设外，还在美国芝加哥建成了一家太阳
2）缓解现有电网负担 光伏汽车充电站不需要电网分配专用充电网络，不会增加电网负 荷。太阳能发电系统自身发电供不应求时，可以选择在电网低谷时期从电网购电，不但有效 利用了电网低谷时的电力，电站给电动汽车快速充电时也不会对电网安全构成威胁，有效避 免与电网高峰用电冲突。在国家电网用电高峰时段，若电站发电充裕，还可以利用电站的优 势向电网反向供电，具体实施方案可以是在电网用电高峰时段，由充电站来替代电网公司向 局部客户供电。
1 引言
伴随着社会的快速发展和人们生活水平的不断提高，能源的消耗量急剧增加，能源和环 境问题也日益突出。新能源汽车已成为全球汽车工业的发展方向，纯电动车以其绿色环保、 节能和经济性等优点，在环保和节能上具有不可比拟的优势，它是解决人类巨大能源和环境 压力的有效途径。因此，电动汽车是 21 世纪汽车的发展方向[1]。如果电动汽车普及，充电 站将会是这条产业链中的重要一环。电动车充电站作为电动车的基础设施，其潜在价值必然 在电动车市场启动之前爆发。
如果单纯利用现有电网供电，将额外消耗大量不可再生资源用于发电，煤、石油等化石 能源在燃烧发电过程中又造成环境污染，加重了传统能源消耗和环境问题。因此开发利用清 洁的可再生能源给汽车充电站供电势在必行。结合现有电网供电的光伏汽车充电站不但克服 了单纯利用现有电网供电的弊端，而且利用储量丰富、价格免费、清洁、可再生的太阳能资 源发电，将对节约不可再生能源，保障国家能源安全[2]，改善环境污染问题做出重要贡献。 2009 年国务院办公厅公布的《汽车产业调整和振兴规划》中提出，未来三年要形成 50 万辆 新能源汽车产能，新能源汽车销量占乘用车销售总量的 5%左右。在这样大的背景下，加快 建立光伏汽车充电站就成为当务之急。
1）符合“点多面广投资小”原则 电动汽车充电站的建设要符合“点多面广投资小”的 原则，单纯利用已有电网给充电站供电难以达到此目标，需用新技术新方法来实现突破。太 阳能作为清洁、高效和永不衰竭的新能源可被我们用于发电系统。因建立专用充电网络费用 高，而依靠常规电网可减小投资，所以结合普通电网取电的太阳能充电站，可安全可靠、无 噪声、无污染的为电动汽车充电。
[4] 师帅.车用太阳能充电站首次现身纽约[J].农村电工，2011，8：48.
[5] 周嗣理.含光伏电源电动汽车充电站的设计与仿真研究[D].安徽：安徽大学，2010.
作者介绍
刘金梅，女，生于 1988 年 1 月 22 日，沈阳工业大学 研究生在读，电力系统及其自动化专业，主要从事光伏发电系统管理方面
今年 2 月，第一个 Sunlogics Green Zone 太阳能充电站正式落户通用汽车中国园区，充 电站充分利用太阳能，通过可再生能源，以独特且环保的方式实现电动车充电。山东烟台预 备在今年建设 18 座电动汽车充电站，除了发电厂的支撑外，主要利用风电、太阳能发电等 分布式能源为充电站供电。北京、湖北、浙江等地也都在积极筹备电动汽车充电站的建设， 相信在不远的将来，电动车用户驾车外出时可以任意远行，随时为汽车补充电力，方便快捷。 3 充电站建设方案
光伏汽车充电站可行性分析
刘金梅 龚淑秋
（沈阳工业大学，辽宁 沈阳 110870）
摘要：面对日益突出的能源危机和环境问题，新能源汽车已成为全球汽车工业的发展方向，纯电动汽车以 其高节油率、无CO2排放、结构简单的优势成为21世纪汽车的发展方向。汽车充电站作为电动汽车的能源 补给站，是新能源汽车得以广泛推广的强有力保障。结合现有电网供电的光伏汽车充电站不但克服了单纯 利用现有电网供电的弊端，而且利用储量丰富、价格免费、清洁、可再生的太阳能资源发电，将对节约不 可再生能源，保障国家能源安全，改善环境污染问题做出重要贡献。文章通过研究电动汽车充电站存在的 意义以及现有充电站的发展状况、相关技术，对沈阳建设光伏电动汽车充电站做了可行性分析。由分析得 出结论：在丰富太阳能资源保障、环保需求以及国家政策的有力支持下，沈阳可建设光伏汽车充电站，以 满足未来大量充电汽车的充电需要。 关键词：电动汽车，新能源，太阳能，光伏汽车充电站
3）扩容简单 太阳能充电站主要是由太阳能电池组件、控制器、蓄电池、充电桩组合而 成，如果出现供不应求的状况，充电站可以只通过增加太阳能电池组和蓄电池的方式来扩容，
而不用重新建设。
4 光伏汽车充电站中的相关技术
太阳能充电站的原理是ห้องสมุดไป่ตู้太阳能发的电用蓄电池储存起来，在需要时对外充电或供电， 在太阳能发电不足时可以从电网中取电存储，智能控制系统会根据实际需求自动在电网低谷 时接通电网储存电能。储能式太阳能充电站组成结构如图 4.1 所示。
2 电动汽车充电站发展现状
为了社会经济可持续发展，交通运输必须可持续发展。汽车可持续发展遇到的 3 大问题 是能源、环保和安全[3]。新能源汽车在解决这 3 大问题上将起着关键的作用。电动汽车要想 得到广泛应用，首先要解决充电问题，包括充电站的建设和电力输送问题。 2.1 国外电动汽车充电站发展现状
太阳能电站的建设需要。
表 5.1 我国太阳能资源分布状况
地区分类
全年日照 时数（h）
年接受太阳 辐射总量(MJ/m2)
主要地区
一类地区 （丰富区）
3200~3300
6680~8400
宁夏北部、甘肃北部、新疆东南部、青海西部和西藏西 部等地
二类地区 （较丰富区）
3000~3200
5852~6680
河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃 中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地
三类地区 （中等区）
2200~3000
5016~5852
山东东南部、河南东南部、河北东南部、山西南部、新 疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、 广东南部、福建南部、江苏安徽北部、天津、北京等地
5.2 保护环境的需要 沈阳是东北政治、经济、金融、文化、交通、信息和旅游中心，中国 15 个副省级市之
电池管理系统是用于监测蓄电池单元的电流、电压、温度、剩余电量等参数，控制蓄电 池的充放电状态，对蓄电池组进行安全监控及有效管理，使电池工作在最佳状态，提高蓄电 池的使用效率，延长其使用寿命，进一步达到降低运行成本的目的。
快速充电即在汽车电池可承受范围内以大电流给汽车进行充电，以缩短蓄电池达到满充 状态时间，减少电动汽车用户的充电等待时间，具有现实的研究价值。
5 沈阳建设光伏汽车充电站的可行性
5.1 太阳能资源丰富 沈阳是东北老工业基地之一，能源消耗巨大，在能源匮乏的今天，沈阳应积极开发新能
源利用，特别是清洁、巨量的太阳能资源。表 5.1 是我国太阳能资源分布状况，辽宁属于三 类地区，年日照时数大于 2200h，辐射总量高于 5016 MJ/m2，是我国太阳能资源丰富或较 丰富的地区，面积较大，约占全国总面积的 2/3 以上，具有利用太阳能的良好条件，可满足
在国家政策的大力支持下，我市也应积极促进电动汽车行业的发展，同时加强光伏汽车 充电站的建设，以满足未来大量充电汽车的充电需要。
参考文献
[1] 乔国艳.电动汽车电池管理系统的研究与设计[D].湖南：武汉理工大学，2006.
- [2] 杨裕生，陈清泉等.关于我国电动车的技术发展路线建议[J].新材料产业，2010，3：11 17. - [3] 陈清泉，孙立清.电动汽车的现状和发展趋势[J].科技导报，2005，23（4）：24 28.
电动汽车快速充电时需要瞬时强大的尖峰功率，若多台电动汽车同时充电，常规电网将 受到严重的尖峰干扰，影响电网安全。在现有电网中分设出专用充电网络可以避免已有电网 受到干扰，但这将涉及到整个国家电网的改造，耗资巨大。而且我国电力系统大部分采用火 电，单纯采用接电网的充电站建设方案，未来给大量的电动汽车充电只能改善局部地区的环 境质量，实际节能减排效率甚微。未来光伏汽车充电站应具备以下优点：
一，中国七大区域中心城市之一，中国特大城市，东北最大的国际大都市，人口众多。在经 济快速发展的今天，人们的生活水平显著提高，私家车的数量明显增多，空气质量下降明显， 为了改善沈阳的环境问题，保持良好的城市形象，减少汽车尾气排放势在必行。鼓励市民购 买电动汽车，减少烧油汽车的数量是有效改善空气的可行方法之一。电动汽车的数量增加， 首先需要解决充电问题。因此光伏汽车充电站的建设迫在眉睫。 5.3 国家政策支持
目前，电动汽车普及率比较高的是以色列。以色列的汽油费很贵，在政府的支持下，美 国一家公司在以色列建了 1000 多个充电站，形成了一个比较完善的充电站网络，满足了人 们连续驾驶电动汽车行驶的需求。 2.2 国内电动汽车充电站发展现状
电动汽车的快速发展加快了电动汽车充电站的建设步伐，在国家政策的大力推动下，全 国各地的电动汽车充电站如雨后春笋般成长起来。在 2009 年，国内首家具有商业运营功能 的电动汽车充电站 10 月份时在上海投入使用，该充电站可为多种电动汽车充电，但暂时未 对社会车辆开放。南方电网在深圳投资建设的两个电动汽车充电站 12 月份开始投运，它们 可以同时满足 134 辆电动汽车充电需求。合肥 18 路纯电动公交车用充电站也在 12 月份投入 使用[5]。
图 4.1 光伏电动充电站系统
说明：光伏充电站主要由太阳能电池单元、电网、智能控制器、蓄电池、充电站、负载组成。 4.1 智能控制技术
智能控制器负责监控整个充电站的运行，其应设有人机交互界面，方便工作人员直观了 解电站的整体运行情况，及时发现潜在问题，并提前做好解决方案应对。除了便于发现问题， 人机交互界面还用于工作人员输入控制命令，控制充电站在太阳能供电不足时从电网取电， 当太阳能供电充足时停止从电网取电。电动车动力充电时的计费程序也是由控制器进行智能 管理的。所以可以说控制器是整个充电站得以安全稳定运行的关键部分，它能否快速准确地 反映充电站的各项技术参数将直接影响着整个系统的运行状态。 4.2 电池管理快速充电技术
能电动汽车充电站，保证他们生产的电动汽车在本土及芝加哥的销售。在全球能源危机的影 响下，太阳能充电站是未来新能源汽车推广的强有力保障。2011 年，美国可持续能源公司 （BE）宣布在纽约建成第一座电动汽车太阳能充电站。充电站所产电能可以满足一个小家 庭的需要，同时其电池存储力还能满足全天候的即时使用需求[4]。
的研究。
通讯地址：沈阳经济技术开发区沈辽西路 111 号
电话：15840384169 E—mail：ququ0122@163.com