电动汽车充储放一体化充电站及充放电方法

摘要

本发明公开了一种电动汽车充储放一体化充电站，包括AC/DC变流器、双向DC/DC变流器、储能堆和单向DC/DC变流器；所述AC/DC变流器的交流侧与电网相连，将来自电网的交流电转换成直流电，输送给母线；所述双向DC/DC变流器一端与母线相连，另一端与储能堆相连，实现储能堆与母线之间的双向能量传输；所述单向DC/DC变流器为电动汽车提供电源，将母线上的直流电输送给电动汽车；所述储能堆用于存储电能，通过双向DC/DC变流器实现自充放电。本发明在保证电动汽车正常充电基础上，改善了充电系统与储能系统的连接方式及储能堆的充放电方式，能有效地降低充电站的充电峰值负荷、平滑充电负荷曲线，并实现了对储能电池的浅充浅放，降低充电站的配电容量和延长动力电池的循环寿命。

主权项

电动汽车充储放一体化充电站充放电方法，其特征在于：根据电网昼夜负荷峰谷差特性、充电站的充电负荷需求和配电容量以及AC/DC变流器的功率大小，确定充电站的目标平滑负荷；电动汽车充电期间，当充电负荷需求小于目标平滑负荷时，AC/DC变流器同时向电动汽车和储能堆充电；当充电负荷需求等于目标平滑负荷时，AC/DC变流器只向电动汽车充电；当充电负荷需求大于目标平滑负荷时，由储能堆和AC/DC变流器一起向电动汽车充电；双向DC/DC变流器充放电过程中，能够动态跟随充电站的充电负荷需求的变化，实现储能堆的浅充浅放；所述目标平滑负荷的确定方法为：以母线汇合点为参考点，注入母线方向为正，流出母线方向为负，则有0＜P_i1≤P_i10         (1)–P_i20＜P_i2≤P_i20    (2)由AC/DC变流器、双向DC/DC变流器和单向DC/DC变流器构成的电路中，任意时刻注入母线的功率代数和为零，即存在功率平衡，相应关系式表达为P_i1+P_i2+P_t＝0        (3)则(3)式可转换为P_i1＝–(P_i2+P_t)      (4)P_i1为AC/DC变流器的功率，P_i10为其最大输出功率，P_i2为双向DC/DC变流器的功率，其双向可接受的功率大小均为P_i20，P_t为充电站的日负荷功率，以上功率全为瞬时值，均有大小和方向；建立以P_t为纵轴、P_i2为横轴的二维坐标系，并将(1)、(2)、(4)式在此坐标系中进行表示；由坐标系初步确定充储放一体化充电站中储能堆充电和放电时AC/DC变流器、双向DC/DC变流器和单向DC/DC变流器三者间的功率协调范围，直线P_i10＝﹣(P_i2+P_t)、直线P_i2+P_t＝0、直线P_i20和该坐标系纵轴围成的区域表示储能堆放电时的功率协调范围，直线P_i10＝﹣(P_i2+P_t)、直线‑P_i20和该坐标系横轴、纵轴围成的区域表示储能堆充电时的功率协调范围；作经过充电站的日负荷功率曲线P_t的最高点并与横轴平行的直线，此直线与直线P_i20相交于一点；作经过此点并与直线P_i2+P_t＝0平行的直线P_i2+P_t＝﹣P_F，设此直线与纵轴相交于一点，作经过此点与横轴平行的直线，此直线则为目标平滑负荷‑P₀₁的初步值；进一步地，将日负荷功率曲线P_t按自各峰值负荷对应时刻起，按Δt的时间间隔等分，并将日负荷功率曲线P_t按时间点延长线进行网格化处理，从而计算目标平滑负荷为‑P₀₁时，削减各峰值所需电量之和W，即$W={\Sigma }_{i=1}^n\left|P_i-P_{01}\right|\Delta t---\left(5\right)$Δt视实际情况进行设置，Δt越小则(5)式计算越精确，P_i表示等分点对应的负荷值，若所需电量之和W小于或等于20％W_i2，以此时目标平滑负荷替代之前的目标平滑负荷的初步值，并定为最终的目标平滑负荷；若所需电量之和W大于20％W_i2，则将目标平滑负荷‑P₀₁以ΔP向P_t的负方向移动，继续按(5)式进行计算，找出所需电量等于或小于逼近20％W_i2时的目标平滑负荷；ΔP表示Δt内目标平滑负荷‑P₀₁向纵轴移动的量，W_i2为储能堆容量。