光储充一体化充电站系统研究

光储充一体化充电站系统研究

李巧莲,宋宁宁,杜波波

 山东鼎盛电气设备有限公司 277100

摘要：电动汽车的发展使得充电设施建设成为关键问题之一。而传统充电站存在能源浪费和污染等问题，难以满足新能源汽车的需求。光储充一体化充电站系统的出现，有效地解决了这些问题。本研究通过对光储充一体化充电站系统的研究和分析，探究其优势和发展前景。

关键词：光储充一体化；充电站系统；电动汽车

前言

随着新能源汽车的逐步普及，对充电设施的需求也越来越大。传统充电方式存在能量浪费和污染等问题，难以满足这个市场的需求。光储充一体化充电站系统可以有效解决这些问题，同时能够提高充电效率、节约能源成本、降低环境污染等。本研究选取该研究热点作为主题，对其概念优点及构成、发展前景及应用现状等方面进行深入探讨，寻找提升光储充一体化充电站系统发展的策略，旨在为新能源汽车的充电事业作出贡献。

一、光储充一体化充电站系统的概念及优点

（一）光储充一体化充电站系统的概念

光储充一体化充电站系统是一种新型的充电站系统，它将光伏发电、储能和交流充电装置集成在一起，可以实现太阳能发电与充电的一体化。该系统能够充分利用太阳能，将多余的电能储存起来，为夜间或阴天的充电提供能源保障。在实际应用中，光储充一体化充电站系统可以为城市地区提供绿色充电服务，同时也可以为偏远地区的充电需求提供保障。未来随着太阳能发电和储能技术的进一步发展，光储充一体化充电站系统有望成为电动汽车充电的主要方式之一。

（二）光储充一体化充电站系统的优点

太阳能发电是一种清洁能源，减少了对环境的污染。太阳能发电可以直接用于充电，多余的电能可以储存起来，作为备用电源，在电网出现故障时提供支持。

避免了浪费和污染。使用光储充一体化充电站系统可以减少对传统电网的依赖，降低了能源成本。使用直流快充技术，充电效率大大提高，同时充电时间也得到缩短[1]。

二、光储充一体化充电站系统的构成及技术要点

（一）光储充一体化充电站系统的构成

1. 光伏发电系统

该系统包括太阳能电池板、逆变器、电表以及电源管理系统等部分。太阳能电池板通过吸收阳光能量，将其转化为直流电，逆变器将其转换为交流电并进行相应的电流控制。智能电表用来记录光伏发电系统产生的能量，为储能系统和充电系统提供依据。

2. 储能系统

储能系统是光储充一体化充电站的关键组成部分。其主要目的是为了在夜间或雨天等不太适合发电的情况下，保证电动汽车的充电需求。同时也可以将白天产生的多余电能储存起来，为日后使用做准备。储能系统分为化学储能系统和机械储能系统两种。化学储能系统常见的有锂离子电池、钠离子电池等；机械储能系统有飞轮储能、压缩空气储能等。

3. 充电桩系统

光储充一体化充电站的充电桩系统，同时支持不同类型的电动汽车进行充电，包括快充、慢充等。对于不同用户，可以提供不同的充电服务方案。例如，个人用户可以使用快充桩进行快速充电，而企业客户可以选择慢充桩充电，以最大程度地避免充电成本。

4. 智能控制系统

智能控制系统是整个光储充一体化充电站的核心部分，负责控制和监测光伏发电系统、储能系统、充电桩系统的运行状态，并实时调整充电策略。智能控制系统采用云计算、物联网、人工智能技术实现，可以通过远程通信控制和监控充电站，在故障发生时也能及时进行维修[2]。

（二）光储充一体化充电站系统技术要点

1. 能量管理技术

该技术通过智能控制系统控制光伏发电系统、储能系统和电动汽车充电系统之间的能量流，最大限度地利用太阳能电能和减少能量浪费。

2. 多电价制度

在一些地区，普遍采用分时电价制度，根据不同时间段的峰谷差异实现变价。光储充一体化充电站可以适应这样的多电价制度，使得用户可以选择最便宜的充电价格，以节省成本。

3. 光伏发电系统逆功率控制技术

当光伏发电系统产生的电能量大于需求时，逆功率控制技术可以将多余的电能送回电网，减少浪费，同时也能保证充电站的正常运行。

4. 聚合管理技术

通过网络连接多个光储充一体化充电站，实现充电站之间的能量共享，提高整体能量利用率，减少储能需求。

三、光储充一体化充电站系统的发展前景

（一）市场需求的增加

随着电动汽车的普及，对充电设施的需求日益增加。同时，人们对环境保护的意识不断增强，社会对清洁能源的需求也在逐渐增加，光储充一体化充电站系统正好符合这一需求，光储充一体化充电站系统作为一种节能环保的充电方式，将会越来越受到人们的关注和青睐。

（二）政策的推动

政府对清洁能源的支持和鼓励，将进一步推动光储充一体化充电站系统的发展。此外，政府也将通过补贴和资金支持等方式，进一步促进光储充一体化充电站系统的推广。

（三）技术的不断进步

随着新技术的不断涌现，光储充一体化充电站系统的技术和性能将会不断提升，包括储能体积的减少、太阳能电池板的提高转换效率、充电速度的提高等。这将进一步促进光储充一体化充电站系统的发展。

四、光储充一体化充电站系统的发展现状

（一）成本较高

光储充一体化充电站系统的组成部分繁多，尤其是储能系统需要大量的储能电池和控制系统，造成了系统成本较高，使得光储充一体化充电站无法普及推广。

（二）储能技术仍待改进

目前锂离子电池仍然是常见的储能选项，但锂离子电池存在电池热失控、寿命受限等问题。其他储能技术如钠离子电池、流动储能电池、压缩空气储能等仍需要进一步的优化和实验验证。

（三）充电速度仍然需要改进

虽然充电桩系统支持快充、慢充等不同类型的充电，但快充过程中电池温度升高、寿命缩短等问题也仍需改进[3]。

五、光储充一体化充电站系统的发展策略

（一）减少成本

采用更加先进的技术，尤其是储能技术的研发，可以降低光储充一体化充电站的成本，进而推广到更多的地方和领域。

（二）优化储能系统

尝试采用新型的储能技术、开发新型的储能材料，仔细设计储能系统的参数和架构等方面进行探索，以提高性能和可靠性，并进一步提高储能系统的能量密度和寿命。

（三）提升充电速度

通过提高充电技术来缩短充电时间、减少充电过程中的电池损耗，工程技术上的改进可促进大功率充电系统的发展，从而迅速提升充电速度，满足用户的需求。

（四）加强研发

在智能控制、能量管理、优化算法等方面深入研发，进一步推进光储充一体化充电站的发展，使其达到更高的效率和性能，并带来更多的社会和环境效益。

六、结语

光储充一体化充电站系统是一种集可再生能源发电、储能和充电于一体的系统。它可以有效地利用太阳能等可再生能源，解决传统充电站所存在的能源消耗和环境污染问题。光储充一体化充电站系统有着广阔的应用前景，将会成为新能源汽车发展的重要推动力。

参考文献：

[1]杨楠,梁金正,丁力,赵积红,辛培哲,江璟,李振华.考虑改造扩建和安全效能成本的光储一体化充电站规划方法[J/OL].电网技术:1-13[2023-05-22].DOI:10.13335/j.1000-3673.pst.2022.2416.

[2]李建林,许璐,马凌怡.光储充一体化系统容量优化配置方法研究[J].电气应用,2022,41(09):71-77.

[3]曹轶婷,欧方浩,王建兴.公交光储充一体化充电站设计[J].农村电气化,2021(03):60-62.DOI:10.13882/j.cnki.ncdqh.2021.03.019.