專利名稱：一種電動汽車集中充電站的供配電系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種電動汽車集中充電站的供配電系統(tǒng)。
背景技術：
電動汽車具有顯著的節(jié)能減排和環(huán)保優(yōu)勢，對于減少石油對外依賴，保障國家能源安全，實現經濟社會可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。以電動汽車為標志的汽車動力轉型已經成為未來全球汽車產業(yè)的必然選擇，同時，電動汽車發(fā)展為我國汽車產業(yè)跨越式發(fā)展提供了歷史機遇。我國在政府的高度重視下，啟動了“十城千輛”世界最大規(guī)模電動汽車示范計劃，已將電動汽車產業(yè)列為我國七大戰(zhàn)略性新興產業(yè)之一，并作為“十二五”期間促進我國經濟結構調整的重要戰(zhàn)略舉措。電動汽車要發(fā)展，電動汽車充換電設施是基礎。建立完善的電動汽車充換電設施服務網絡，才能大規(guī)模普及電動汽車的應用。電動汽車充換電設施的建設需要結合電動汽車的能源補給模式，目前電動汽車的能源補給模式主要分為以下三類快速更換電池、交流充電以及直流充電?？焖俑鼡Q電池方式在充電時間、電池流通管理、充電安全等方面都有一定優(yōu)勢，這種模式的實際可操作性相對慢充方式來說較強。這種模式能夠對電池進行統(tǒng)一管理，讓電池在最好的條件下充電，可以有效利用低谷時段對電池進行統(tǒng)一充電，對電網起到一定的削峰填谷的作用。另外，電動汽車的電池需要做定期檢修和維護，以延長電池的使用壽命并充分發(fā)揮其利用率。快速更換電池模式可以方便對電池進行統(tǒng)一管理維護，減少用戶的維護負擔。另外，對于用戶而言，可以買車不買電池，降低了初次購置成本，有利于電動汽車的推廣應用。這種模式下，備用電池組存儲空間及如何真正實現電池快速更換是問題考慮的關鍵。由于電池組重量較大，更換電池的專業(yè)化要求較強，需配備專業(yè)人員借助專業(yè)機械來快速完成電池的更換、充電和維護。隨著今后城市中充換電網絡的不斷建設和完善，通過快速更換電池模式來補充能源將越來越方便。交流充電由交流充電樁提供電能，車載充電機完成交直流變換，充電功率一般不大，充電時間通常為5 8個小時，適合車輛長時間停放時使用。交流充電模式一是充電時間長，需要等待的時間較長；二是停車環(huán)境有限，其用地問題不易解決，城市里較難提供專用大型場地供車輛長時間停放和充電。因此， 通過交流充電模式來為電動汽車充電的可操作性較低。直流充電由非車載充電機完成交直流變換，充電功率較大，從幾十千瓦到上百千瓦。通常情況下常規(guī)充電時間在3 4小時左右；也可提供快速充電，在電動汽車停車的20分鐘 2小時內，以較大電流提供快速充電， 一般充電電流為150 400安培。直流快速充電會縮短電池壽命，對充電接頭、充電設施的容量提出了更高的要求，可作為電動汽車的一種應急補充。根據目前電池技術以及充電技術的發(fā)展，結合車輛一般的行駛特性，交流充電一般要求在車輛停駛時進行，且需要花費的時間較長，制約了電動汽車的使用效率；直流充電在充電功率較大時，會大大降低動力電池的使用壽命，不利于電動汽車的推廣使用。電池更換方式是較為理想的一種電能供給方式，存在的技術難度相對較小，但需要對電池的相關技術標準進行統(tǒng)一。
在電池快速更換的模式下，對電池進行統(tǒng)一充電管理并進行配送是其核心。電動汽車集中充電站作為電動汽車充換電服務網絡的樞紐，主要用于為電池配送站(點)配送電池，以標準電池模塊集中充放電為核心，在電網低谷時對標準電池模塊充電、高峰時能源反饋電網，需完成標準電池模塊向配送站(點)的統(tǒng)一配送、標準電池模塊維護等任務，即負責標準電池組的保養(yǎng)、檢測、并指揮協(xié)調整個電動汽車、電池周轉網絡的運行。由于電動汽車集中充電站是電動汽車充換電服務網絡的樞紐，因此，其供電可靠性就顯得尤為重要，目前國內外還沒有關于電動汽車集中充電站的供
配電系統(tǒng)。發(fā)明目的
本發(fā)明的目的在于克服現有技術存在的不足，而提供一種能滿足電動汽車集中充電站供配電可靠性的電動汽車集中充電站的供配電系統(tǒng)。本發(fā)明是通過如下的技術方案來實現的該系統(tǒng)配置有可以同時滿足6600組電池的充電需求的2萬千伏安的變電容量、采用35kV電壓等級雙電源供電。該系統(tǒng)采用8臺容量為2500kVA的35kV干式有載調壓變壓器，主變短路阻抗為 10%。該系統(tǒng)采用35kV雙回路供電，35kV側采用單母線分段接線方式，0.4kV側采用8 個單母線接線，其中饋線回路24回、儲能回路12回、有源濾波及無功補償回路8回、備用進線2回。所述0.4kV側留有兩回備用進線柜或屏，可在集中充電站失去電源時將如柴油發(fā)電機、應急電源的備用電源接入此進線柜或屏。本發(fā)明綜合考慮在實際運行操作中的便利性，生產檢修的模塊化處理，擴建方便等因素，確定了電動汽車集中充電站的主接線方案。它是電動汽車充換電服務網絡的樞紐， 其供電可靠性需要得到可靠的保證；正常情況及35kV雙回路電源N-I時均可滿足其供電要求，但是，當35kV雙回路電源均失去時，需要設施應急電源供電系統(tǒng)以滿足其充電需求。


附圖是本發(fā)明的電氣原則主接線圖。
具體實施例方式下面將結合附圖及具體實施例對本發(fā)明作詳細的介紹本發(fā)明結合目前的電動汽車用電需求，遠景的發(fā)展模式以及各地的實際情況，首次提出了電動汽車集中充電站的配置規(guī)模、充電需求以及供電方式。該系統(tǒng)配置有可以同時滿足6600組電池的充電需求的2萬千伏安的變電容量、采用35kV電壓等級雙電源供電；該系統(tǒng)采用8臺容量為2500kVA的35kV干式有載調壓變壓器，主變短路阻抗為10%。該系統(tǒng)采用35kV雙回路供電，35kV側采用單母線分段接線方式，0.4kV側采用8 個單母線接線，其中饋線回路24回、儲能回路12回、有源濾波及無功補償回路8回、備用進線2回。所述0.4kV側留有兩回備用進線柜或屏，可在集中充電站失去電源時將如柴油發(fā)電機、應急電源的備用電源接入此進線柜或屏。
實施例見附圖1所示(圖中所示的內容也為本實施例的內容)。電動汽車集中充電站配電主變選擇
結合電動汽車集中充電站的規(guī)模配置情況以及供電方案，本發(fā)明對多種配電主變的選擇進行比較分析，綜合考慮設備選擇、短路電流控制等因素，提出了電動汽車集中充電站的主變配置方案。一、電動汽車集中充電站規(guī)模配置及供電方案
電動汽車集中充電站需要可以同時滿足6600組電池的充電需求(其中600組電池作為儲能單元)。目前配置的電池采用磷酸鐵鋰電池，每組電池的容量為60Ah，標稱電壓為80V， 充電電流為20A。因此電動汽車集中充電站需配置2萬千伏安的變電容量?？紤]供電可靠性，電動汽車集中充電站可采用35kV電壓等級雙電源或IOkV電壓等級多回電源供電方式。 本發(fā)明結合目前變電站間隔情況，考慮電動汽車集中充電站通過35kV電壓等級雙電源供 H1^ ο二、電動汽車集中充電站配電主變選擇
根據電動汽車集中充電站的電池配置情況，電動汽車集中充電站需配置2萬千伏安的變電容量。同時，根據目前配置電池的充電參數要求，電動汽車集中充電站需配置 35kV/0.4kV的降壓變壓器。根據變電容量配置要求，降壓變壓器可以采用8X2500kVA、 6X4000kVA、4X6000kVA等幾種配置方式，因主變0. 4kV側短路電流控制需要以及是否有常規(guī)主變設備選擇等因素的考慮，本發(fā)明采用8臺2500kVA主變的配置方案，主變采用干式有載調壓變壓器，主變短路阻抗為10%。根據短路電流計算，降壓變壓器35kV側短路電流取最大值31. 5kA，主變短路阻抗選擇比較常規(guī)的10%，則0. 4kV母線側的短路電流為35. 6kA， 此時可以選擇比較常規(guī)的短路遮斷容量為50kA的斷路器。具體主變參數如下
主變型式35千伏降壓結構有載調壓變壓器
容量2500kVA
接線組別dll，YN
阻抗電壓10%
三、電動汽車集中充電站主接線方案
電動汽車集中充電站采用35kV雙回路供電，35kV側采用單母線分段接線方式，0. 4kV 側采用8個單母線接線，其中饋線回路24回、儲能回路12回、有源濾波及無功補償回路8 回、備用進線2回。采用上述主接線方案主要有以下幾點優(yōu)勢
1、電氣主接線結構清晰，操作簡單，投資少，8臺主變與8段母線一一對應，有利于現場工作人員操作。0.4kV側可采用抽屜柜，必要時可以由電纜將兩段母線的抽屜柜連接，保證電動汽車集中充電站的可靠運行。2,0. 4kV側第2 7段母線結構相同，便于擴建。3、該電氣主接線方案便于模塊化生產、安裝，檢修便利。四、電動汽車集中充電站無功配置方案
電動汽車集中充電站充電機自身的功率因數約為0. 94，不考慮為其配置無功補償裝置，主變?yōu)?0%的短路阻抗時，無功損耗約為主變容量的5. 4%，在低壓側不考慮配置并聯(lián)電容器的情況下，35千伏母線的功率因數約為0. 94，可以滿足《電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術導則》的相關要求。因此，在降壓站中不考慮配置無功補償裝置。
五、電動汽車集中充電站應急供電系統(tǒng)
本發(fā)明在電動汽車集中充電站0. 4kV側留有兩回備用進線柜，可在集中充電站失去電源時將備用電源，如柴油發(fā)電機、應急電源等接入此進線屏，為電動汽車集中充電站緊急供 H1^ ο
權利要求
1.一種電動汽車集中充電站的供配電系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)配置有可以同時滿足 6600組電池的充電需求的2萬千伏安的變電容量、采用35kV電壓等級雙電源供電。
2.根據權利要求1所述的電動汽車集中充電站的供配電系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)采用 8臺容量為2500kVA的35kV干式有載調壓變壓器，主變短路阻抗為10%。
3.根據權利要求2所述的電動汽車集中充電站的供配電系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)采用 35kV雙回路供電，35kV側采用單母線分段接線方式，0. 4kV側采用8個單母線接線，其中饋線回路24回、儲能回路12回、有源濾波及無功補償回路8回、備用進線2回。
4.根據權利要求1所述的電動汽車集中充電站的供配電系統(tǒng)，其特征在于所述0.4kV 側留有兩回備用進線柜或屏，可在集中充電站失去電源時將如柴油發(fā)電機、應急電源的備用電源接入此進線柜或屏。
全文摘要
一種電動汽車集中充電站的供配電系統(tǒng)，該系統(tǒng)配置有可以同時滿足6600組電池的充電需求的2萬千伏安的變電容量、采用35kV電壓等級雙電源供電；該系統(tǒng)采用8臺容量為2500kVA的35kV干式有載調壓變壓器，主變短路阻抗為10%；該系統(tǒng)采用35kV雙回路供電，35kV側采用單母線分段接線方式，0.4kV側采用8個單母線接線，其中饋線回路24回、儲能回路12回、有源濾波及無功補償回路8回、備用進線2回；0.4kV側留有兩回備用進線柜，可在集中充電站失去電源時將備用電源，如柴油發(fā)電機、應急電源等接入此進線屏，為電動汽車集中充電站緊急供電。
文檔編號H02J3/18GK102231528SQ20111017794
公開日2011年11月2日 申請日期2011年6月29日 優(yōu)先權日2011年6月29日
發(fā)明者丁曉宇, 何中杰, 吳世穎, 周嘯波, 唐瑜, 寧康紅, 宋春燕, 彭明偉, 徐平, 徐建國, 施展, 梁成紅, 董朝武, 趙萌, 鄭曉, 金玉潔, 錢鋒, 陳潔, 陶佳, 高志林 申請人:浙江省電力設計院