电动汽车光伏充电桩相关问题探讨

电动汽车光伏充电桩相关问题探讨

丁科宇

（昆明供电局变电管理一所云南省昆明市650000）

摘要：随着城市化高速发展，机动车保有量的快速增长，汽车尾气污染也随之不断增长，由此造成了全球能源日趋紧张，生态环境日益恶化，环境保护问题日益突出，世界各国汽车制造企业纷纷将未来发展的主要方向转到新能源汽车领域。

关键词：电动汽车；光伏充电桩；相关问题；分析

引言：目前电动汽车充电以市电为主，而我国市电中80%为火力发电，从能源消耗源头来看，使用电动汽车并不十分环保。本项目应用双向、储能太阳能光伏并网发电技术，完成电动汽车充电系统的设计研究，不仅能够解决弱电网或无电网覆盖地区电动汽车的充电问题，更拓展了光伏应用领域，对拓展我国光伏应用领域将发挥重要作用。

1.国内外电动车光伏充电桩发展现状

1.1国外电动车光伏充电站发展现状

2013年11月13日，美国太阳能遮阴停车场设计师兼制造商EnvisionSolarInternational宣布位于圣地亚哥国际机场的EVARC电动车充电站部署实验获得成功。EVARC电动车充电站在美国发明、设计及制造而成，是世界首个全自动、可移动的独立光伏发电充电站，无需地基挖坑，亦可免除建设审批与并入电网。此外，EVARC适合安装于一块标准的停车位内，日光伏发电量约为16千瓦时，可存储于一个22千瓦时的车载电池储能装置之中。该光伏系统还配备EnvisionTrak———一种专有的跟踪系统。该跟踪系统不仅可令太阳能列阵跟踪太阳光线，而且相比于传统固定式列阵发电量提升18%至25%。

1.2国内电动车光伏充电站发展现状

2015年10月21日，北京市最大的光伏超级充电站破土动工，该充电站位于石景山区内，预计将于年底建成投入使用，建成后也是石景山区首个光伏超级充电站，北京继华贸中心充电站之后的最大光伏充电站，将为北京西部的新能源车充电问题提供一大支撑。整个充电站的能源提供将全部由太阳能完成，将建成50根充电桩，具备每天为80辆电动车充电的能力。据介绍，该光伏充电站的兼容性非常强，对于目前市面上主流的国产、日系和欧美的三大车系电动车，都可以在这个充电站内进行充电。除了充电的主要功能之外，该充电站还具备立体停车的功能，预计可以停放30辆车。

2.电动汽车与充电桩

随着我国社会发展和人们生活水平的提高，汽车产销量连续几年世界第一，机动车保有量快速增长。机动车在给人们提供便利的同时，加速了石化能源的消耗，加重了环境污染。电动新能源汽车以电代油，可以实现零排放，在世界范围内得到广泛发展。我国也出台了许多新能源电动汽车的扶持政策，最直观的感受便是购车补贴、购置税优惠、免费优先上牌等。2015年3月，国务院办公厅颁布的《电动汽车充电基础设施建设规划》中指出，到2020年我国要实现500万辆新能源汽车发展目标，充换电站数量达到1.2万个，充电桩达到480万个。根据相关指导意见中，建设时“桩站先行”，新建住宅配建停车位应100%建设充电设施或预留建设安装条件，大型公共建筑物配建停车场、社会公共停车场建设充电设施或预留建设安装条件的车位比例不低于10%，每2000辆电动汽车至少配套建设一座公共充电站。可以预见，电动汽车充电设施今后一段时间内将继续快速发展。电动汽车充电从充电方式上来说有快充、慢充、无线充电、换电四种方式。快充，充电功率大，充电电流大，充电时间短，充电时间一般为20分钟到2小时；慢充与快充对应，充电时间一般为5-10小时；无线充电为非接触式充电，随着技术的发展目前已从实验室到示范应用阶段，但充电效率偏低，目前市场上很少见；换电方式是直接用充满电的电池更换电能耗得差不多的电池，速度很快，但只适用于汽车电池型号相同且汽车归属同一个法人的对象，例如公交公司或汽车租赁公司。电动汽车充电桩分为交流充电桩和直流充电桩两类。交流充电桩提供交流电，依赖车载充电系统对电池充电，常见功率有3.3kW（适合家用）、7kW、22kW等，功率都相对比较小，属于慢充。直流充电桩提供直流电，直接对蓄电池充电，但要与车载BMS系统匹配。

3.光伏充电桩（站）建设相关问题

一方面，电动新能源汽车存在续航里程短、充电速度慢、充电不方便等许多缺点。电动汽车充电等相关基础设施的建设与完善与电动汽车的推广普及相互促进，也可以说在某种程度上决定着电动汽车的推广普及。另一方面目前我国一次电力供应中大概有80%来自火力发电，从能源源头来说，使用电动汽车节能环保的优点体现不出来。因此使用新能源特别是光伏充电桩越来越受重视。光伏充电桩（站）是利用光照条件允许的现有停车场地建设光伏车棚，利用光伏车棚发的电为电动汽车充电。光伏车棚既不再占用土地资源，而且还能为停入的汽车遮风挡雨。光伏充电桩（站）分为独立光伏充电桩（站）和并网光伏充电桩（站）两种。独立光伏充电桩（站）不与国家电网相连，是由光伏车棚发出来的，通常要配置储能系统。白天光线好时发电直接对电动汽车充电或直接给储能系统充电，光线稍差光伏电池功率不足时储能能系统和光伏电池可同时对电动汽车充电，光线很差时由储能系统对电动汽车充电。例如安装3.3kW晶硅电池，按一天光照10小时计算，配以3.3kW直流充电桩即可满足一辆电动汽车实行慢充充电。考虑一定裕量，系统配以20kWh储能电池（满足两辆车充电的能量）。如果停车场场地足够大，就可建快充充电桩，也可以同时配置快充和慢充充电桩。光伏电池、储能系统电池和电动汽车电池都是直流电，工作时只需一次DC/DC变换即可，易于匹配，一次变换系统效率高，这是独立光伏充电桩（站）的优点，但独立光伏充电桩存在连续阴雨天无法为电动汽车提供足够充电电能和晴好天气时储能电池充满电而导致光伏电池发电浪费的情况。

并网光伏充电桩接入电网，可以避免独立电站存在的不足。但并网光伏充电桩（站）需要配以双向逆变器。光伏电池发电功率大于电动汽车充电所需或没有电动汽车来充电时，双向逆变器将光伏电池的直流电变成和电网同频率的交流电，将多余的功率送给电网，卖电给电网；光线差，光伏电池发电功率不能满足电动汽车充电需求时，双向逆变器将电网交流电变成直流电，和光伏电池一道对电动汽车充电。并网光伏充电桩（站）可随时随地给电动汽车充电，且不会浪费光伏电池功率，但系统复杂。并网光伏充电桩（站）可以配储能系统也可以不配储能系统。配了储能系统的光伏电站可在一定程度上起到对电网“削峰填谷”的作用。

总结：电动汽车光伏充电桩（站）建设是光伏发电和新能源电动汽车的结合点，实现清洁可再生的光伏发电的同时还可促进新能源电动汽车的普及，应对能源危机和环境污染中意义重大。在光照条件允许的停车场特别电力供应紧张的地区可优先考虑建设。

参考文献：

[1]赵越.全国首个电动汽车高原光伏充电站试运行[J].电动自行车，2017（10）：7.

[2]卫婧菲，刘其辉.居民小区电动汽车光伏充电站三分段能量管理策略[J].电力自动化设备，2017，37（08）：249-255.

[3]徐东，张洪信，周美施，王新亮，张延君.电动车光伏充电单元研究及主要参数匹配[J].太阳能，2017（01）：22-27.

[4]王盛强，李婷婷.新能源光伏汽车充电站发展现状与分析[J].科技创新与应用，2016（02）：106-107.

[5]路欣怡，刘念，陈征，张建华，肖湘宁.电动汽车光伏充电站的多目标优化调度方法[J].电工技术学报，2014，29（08）：46-56.