光伏微网电动汽车充换电站建设方案V.docx

光伏微网电动汽车充换电站建设方案V.docx

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光伏微网电动汽车充换电站建设方案V

光伏微网电动汽车充换电站建设方案

一、公司简介

珠海泰坦科技股份有限公司（注册资金贰亿元）是在香港上市的中国泰坦能源技术集团有限公司（香港上市代码：

2188）下属全资公司，成立于1992年，主要从事功率电子，自动控制、新能源、节能增效等领域的产品开发、制造和营销，为电力、铁路、通信、石化、冶金、航空航天等领域提供高性能产品和服务的高科技企业，是国内最早从事高频开关电源技术应用的专业厂家之一，在电动汽车充电技术、开关电源技术及电源类产品销售方面一直名列前茅，现有员工520人，60%为专业技术人员，其中博士7人，硕士36人。

自2005年受美国AV公司委托开发产品开始，“泰坦”一直在专注着围绕电动汽车充换电设备的技术开发、产品研制及现场应用，逐步形成了交直流充电桩、分箱式充电系统、整车式充电系统、单机大功率充电系统、变流器、储能系统、微网系统、并网逆变系统等诸多不同用途的系列产品；形成了“双软开关技术”、“平面矩阵变压技术”、“同步双调整技术”、“多谐振软开关技术”、“多电平错相控制技术”、“DSP数字化电源控制技术”、“无主均流技术”、“同步锁相技术”、“交流自适应并联技术”、“热插拔鼠笼式结构”、“功率处理与控制一体化封装结构技术”等具有自主知识产权的先进技术，其中部分为国家专利技术。

基于先进的专业技术、强大的个性化产品开发能力、丰富的生产经验、成熟的工程服务队伍，“泰坦”基本参与了国内至今为止所有重点或大型电动汽车充放电站项目，累计完成的总承包、设备提供、提供设计、施工建设项目近五十个，近万台/套设备在运行。

“泰坦”原意奉献绵薄之力，积极投身于“新能源”领域的建设，以促进能源的“绿色”利用、社会的健康持续发展，期待您的合作！

选择“泰坦”的N个理由——

●产品研发、生产及应用经验丰富——国内高频开关电源技术的先行者、二十年功率电子产品的研发生产及应用、八年电动汽车充电设施的研发生产及应用

●产品种类齐全，“充、换、储、放”方案实施完善——包括“充、换、储、放”四大方面的任意组合，达到不同的技术要求，体现项目特色。

●性能稳定、实施经验丰富、运行时间长——基本参与了国内至今为止所有重点或大型电动汽车充放电站项目，如：

2008北京奥运会示范站、2009年上海世博会示范站、2010年广州亚运会示范站、山东临沂焦庄等五站、山东青岛薛家岛、北京高安屯等六站、辽宁、宁夏、江苏、四川、广西、香港等多地近五十个项目，地域覆盖东北、西北、西南、华中、华东、及南方等全国大部份区域。

●个性化服务模式——我们可以根据用户的不同需要，提供从技术方案设计、整体项目建设、与其他公司产品的有机组合、工程实施的全面配合等服务。

二、

前言

随着燃油汽车排放的污染性尾气对地球的污染日益加重，以及石油等传统性不可再生能源的急剧减少。

汽车作为现代社会化大工业的产物，为推动人类文明向前跃进作出了巨大贡献，给人类的生活带来了舒适和便捷。

目前汽车燃油消耗已经成为石油消耗的主体，全球许多国家的政府正是基于对环境及可持续能源的考虑，大力推广电动汽车用以替代传统燃油汽车来解决上述两大问题。

电动汽车的应用势必需要与之相配套的电动汽车充电站，在全球范围内电动汽车充电站的建设工作已经如火如荼的展开，目前电动汽车充电站建设工作已在国内走上正轨。

在各地政府的大力支持下，通过几年努力，北京、武汉和天津等城市建立了电动汽车示范充换电站。

三、充换电站架构

充换电站整体构架采取共直流母线的微网拓扑，包括配电部分、充电部分、换电部分、光伏部分、储能部分及后台监控部分组成。

前端配电部分从10kV电网接入经过一系列的变压滤波后向充电站及微网并网侧提供高电能质量指标的电能。

光伏系统、储能系统均接入微网系统直流母线侧，保证市电掉电后一段时间充换电站的持续正常工作。

充电站部分根据电动车类型及场地设计成满足当地电动车快速充电需求的电动汽车充电站。

换电站部分以换电设备及充电机为核心组建成即换即走型换电站。

后台监控部分对整个充换电站进行智能化控制，为充换电站整体安全运行提供有力保障。

四、前端配电部分

配电系统的主要功能是将高压外电源转变成AC380V的电源并提供相应的高低压配电安全保护功能，同时设立了无功补偿设备负责消除充电设备运行带来的无功影响，避免充电设备运行对电网的影响。

高压部分包括进线柜、计量柜、变压器柜、出线柜、联络柜、开关柜等；分段母线每段设进线开关柜、无功补偿柜、馈线柜，两段母线之间设分断联络柜。

配电部分的设计要求主要根据整个充换电站的负荷功率、预估谐波及无功补偿量进行设计的。

1）变压器容量选择

充电负荷=（充电机总输出功率/变压器效率/线路及无功损耗）×充电机同时利用系数

其中：

变压器效率：

0.9

线路及无功损耗：

0.85

充电机同时利用系数根据实际使用情况估算

其他负荷：

换电设备、电池维护设备负荷，照明、空调等其他设备用电负荷。

总负荷（kVA）＝充电负荷＋其他负荷

考虑变压器负荷裕量，主变负载率一般选取在０.８左右，依此选择合适容量的变压器。

2）无功补偿计算

为了确保电网电能质量和电力系统的安全、经济运行，采用无功补偿装置在低压母线集中补偿。

无功补偿容量与用电设备功率因数有关。

无功补偿计算方法：

设负荷为PKW，补偿前的功率因数为cosa1，补偿后的功率因数为cosa2

根据三角函数，求出功率因数角a1和a2

补偿前的无功功率Q1=P1*tana1

补偿后的无功功率Q2=P1*tana2

则补偿容量Q=Q1-Q2=P1*（tana1-tana2）

原理：

补偿前后无功功率的变化量就是所需补偿的无功容量。

五、整车充电部分

5.1整车充电简介

充电系统的主要功能是为电动汽车动力电池组充电，提供充电机的运行参数和诊断信息。

主要包括充电机柜、APFC有源滤波柜（若充电模块自带APFC则可不需加此设备）。

充电部分的设计规则为满足电动车不同的充电方式及根据当地的实际电动车数量规模设计相对应的充电接口数量。

5.2充电设备类型

（1）整车直流充电机及直流充电桩

由整车式直流充电机及直流充电桩组成直流充电系统对非车载充电机小型电动车进行快速充电。

（2）交流充电桩

直接对车载充电机的小型电动车进行充电，交流充电桩分为固定式交流充电桩、便携式交流充电桩、壁挂式交流充电桩三种类型。

5.3相关设备介绍：

5.3.1、TQCC型整车式充电系统

5.3.1.1产品概述

1）产品用途

TQC系列电动汽车充电电源模块是我公司为充电站、换电站等场所设计制造的多功能、智能型高频开关充电电源模块，它与TQC-I系列微机监控装置一起组成《TQCC型电动汽车非车载充电系统》，TQCC型整车式充电系统适用于充、换电站中作为电动汽车非车载整车充电设备。

2）产品组成及特点

由监控器、多台并联运行的高频开关充电电源模块及柜系统组成，配置灵活，控制方式简单，可满足各种充电模式。

3）产品图片（见右图）

5.3.1.2技术参数

技术指标

TQC-M***kW/***V

输入电压

AC380V±15%三相

交流输入频率

45~55Hz

直流输出电压

DC150-350V

DC230-450V

DC320-600V

DC320-700V

最大输出功率

200kW

单模块功率

12.5kW

最大模块并联数（N）

16

效率

≥93%

稳压精度

≤±0.5%

稳流精度

≤±1%

纹波系数

≤±0.1%

功率因数

≥0.99（外置APFC）

不均流度

≤±5%

冷却方式

强迫风冷

通讯方式

RS232/485/CAN可选

柜体尺寸（高x宽x深mm）

2260x800x800mm

5.3.2直流充电桩

5.3.2.1品概述

1）产品用途

直流充电桩作为整车充电式电源系统的配套设备，是整车式充电系统的人机接口。

产品采用CAN现场总线技术与BMS电池管理系统、后台监控系统等实施通讯，从而对电动汽车电池进行更为安全、可靠和最优性能的充电。

2）产品组成及特点

由监控器、读卡器、人机交互界面、通信模块及充电接口、执行机构和户外柜体等部分组成。

具有安装调试方便、运行维护简单等特点。

3）产品图片

5.3.2.2术参数

输入电压

参照车充模块技术参数

输出电压

参照车充模块技术参数

功率

按用户需求灵活配置

显示

7”TFTLCD彩色触摸屏

通讯接口

1个CAN通讯接口、无线通讯接口可选

计费接口

支持RFID卡、IC卡、CPU卡等

防护等级

IP54

运行温度

-30℃~+90℃

存储温度

-40℃~100℃

通讯方式

RS232/485/CAN可选

5.3.3直流一体化充电桩

5.3.3.1产品概述

1）产品用途

直流一体化充电桩适用于户外为电动汽车进行直流快速充电。

本产品将充电机、充电接口、人机交互界面、通信、计费等部分集成为一个整体，是电动汽车户外直流快速充电的理想选择。

2）产品组成及特点

由监控器、充电电源模块、读卡器、人机交互界面、充电接口、计量单元、执行机构和户外柜体等部分组成。

具有防水、防尘、安装调试方便、功能全面等特点。

3）产品图片（见右图）

5.3.3.2技术参数

输入电压

AC380V±15%三相

直流输出电压

DC150-350V

DC230-450V

DC320-600V

DC320-700V

单柜输出功率

30-75kW

功率因数

≥0.99

效率

≥93%

充电稳压精度

≤±0.5%

充电稳流精度

≤±1.0%

纹波系数

≤±0.5%

显示设备

7”TFTLCD彩色触摸屏

充电接口

1个

计费接口

支持RFID卡、IC卡、CPU卡等

噪声

≤60dB

冷却方式

强迫风冷

防护等级

IP54

通信接口

CAN、RS485、以太网口

柜体尺寸（高x宽x深mm）

2000x800x600mm

5.3.4交流充电桩

5.3.4.1产品概述

1）产品用途

交流充电桩用于为带有车载充电机的小型电动汽车进行交流充电。

2）产品组成及特点

由监控器、电度计量单元、读卡器、打印机（可选）、人机交互界面、通信模块及充电接口、执行机构和户外柜体等部分组成。

具有安装调试方便、运行维护简单、保护功能完善等特点。

3）产品图片（见右图）

5.3.4.2技术参数

输入电压

AC380V±15%（三相四线制）或AC220V±15%

输出电压

AC220V±15%

输出电流

16A/32A

显示

7”TFTLCD彩色触摸屏

充电接口

1个或2个

通讯接口

1个CAN通讯接口、无线通讯接口可选

计费接口

支持RFID卡、IC卡、CPU卡等

防护等级

IP54

运行温度

-30℃~+90℃

存储温度

-40℃~100℃

通讯方式

RS232/485/CAN可选

5.3.5壁挂式交流充电桩

5.3.5.1产品概述

1）产品用途

壁挂式充电桩用于为带有车载充电机的小型电动汽车进行交流充电。

2）产品组成及特点

由监控器、电度计量单元、读卡器、人机交互界面、通信模块及充电接口、执行机构和户外桩体等部分组成。

具有安装调试方便、运行维护简单、保护功能完善等特点。

3）产品图片（新开发产品图片暂无）

5.3.5.2术参数

输入电压

AC220V单相

输出电压

AC220V

输出电流

16A~32A（按用户需求灵活配置）

显示设备

128*64液晶屏

充电接口

1个

计费接口

支持RFID卡、IC卡、CPU卡等

防护等级

IP54

运行温度

-30℃~+90℃

存储温度

-40℃~100℃

通讯方式

RS232/485/CAN可选

5.3.6便携式交流充电桩

5.3.6.1产品概述

1）产品用途

便携式充电桩用于为带有车载充电机的小型电动汽车进行移动应急交流充电。

2）产品组成及特点

由监控器、充电接口、执行机构和等部分组成。

具有携带方便、运行维护简单等特点。

3）产品图片（新开发产品图片暂无）

5.3.6.2.技术参数

输入电压

AC220V单相

输出电压

AC220V

输出电流

16A~32A（按用户需求灵活配置）

显示设备

LED灯

充电接口

1个

防护等级

IP54

运行温度

-30℃~+90℃

存储温度

-40℃~100℃

通讯方式

RS232/485/CAN可选

六、分箱换电部分

6.1分箱换电部分简介

当车辆进行补充充电时，电池更换设备将需充电电池从车辆上卸下，安装已充满电池，车辆即离开继续运营，对卸载下电池箱装入空闲充电位进行补充充电。

电池调度系统的主要功能是对电池的存储、更换进行综合管理，并提供电池的状态参数和诊断信息。

充电系统原理：

充电系统的主要核心设备是充电机，一般由数台分箱式充电机组成充电机柜系统，每台充电机与电池架上的一个或数个充电位对应组成子系统。

其电气及通信接口示意图如下：

6.2换电方式

目前较常见的电池更换设备分为人工半自动换电设备和自动换电机器人、堆垛机等类型。

6.2.1自动快换机器人

自动快换机器人主要组成：

机械行走系统，机械回转系统，吊篮升降门架，液压预伸系统，油缸升降系统，机械推拉系统，液压站，光电定位系统，电控系统等。

6.2.2人工半自动换电设备

人工半自动换电设备主要由快换平台车、蓄电池平衡重式叉车及工装组成。

6.2.3堆垛机换电设备

堆垛机换电系统由堆垛机、天轨地轨、电池转运设备、助力机械手、控制台组成。

6.3相关设备介绍

分箱式充电机

分箱式充电机组成快速充换电站，满足各种电动车的充换电需求。

分箱式充电机分为自带APFC的TEV系列充电机、外置APFC的TQC系列充电机。

6.3.1TQC系列分箱式充电机

6.3.1.1产品概述

1）产品用途

TQC系列电动汽车充电电源模块是泰坦公司根据各种电动汽车快速充电的需要开发的新一代电源产品。

TQC系列分箱式充电机适用于充、换电站中作为分箱电池组充电的充电设备。

2）产品组成及特点

由充电电源模块及柜系统组成，可外置APFC。

具有体积小，重量轻，效率高等特点。

3）产品图片

6.3.1..2技术参数

交流输入电压

AC380V±15%三相

交流输入频率

45～65Hz

直流输出电压

DC40-100V

DC100-250V

单模块最大输出功率

10kW

输入欠压/回差

欠压值＜300VAC/回差值＜323VAC

输入过压/回差

欠压值＞460VAC/回差值＞437VAC

稳流精度

≤±0.5%

稳压精度

≤±0.3%

纹波系数

≤±0.5%

整机效率

≥94%

功率因数

≥0.99（外置APFC）

单柜最大配置模块数量

10台

工作环境温度

—10～+45℃

工作环境湿度

98%

整机噪声

≤55dB

通信接口

RS232/485/CAN可选

柜体尺寸（高x宽x深mm）

2260x800x800mm

6.3.2TEV系列分箱式充电机

2.1产品概述

1）产品用途

TEV系列分箱式充电机是泰坦公司根据各种电动汽车快速充电的需要开发的专用车充电源产品。

TEV系列分箱式充电机适用于充、换电站中作为分箱电池组充电的充电设备。

2）产品组成及特点

由鼠笼式充电机及柜系统组成，充电机自带APFC，功率因数高达0.99以上。

3）产品图片

6.3.2.2技术参数

输入电压

AC380V±15%

输出电压

DC40-80V

DC60-120V

单机输出功率

10kW

15kW

纹波系数

≤±0.5%

稳流精度

≤±1%

稳压精度

≤±0.5%

功率因数

≥0.99

效率

≥93%

显示

128x64LCD屏

通讯接口

RS485、CAN通讯接口

单柜最大配置模块数

6台

柜体尺寸（高x宽x深mm）

2260x800x800mm

七、光伏部分

7.1光伏部分简介

光伏部分主要是在微网直流侧提供新的电源，充分利用充换电站中屋顶等适宜与安装光伏部分的闲置场地。

太阳能为可再生能源，可持续利用，同时光伏系统的接入可以减少对传统能源的利用，从而减少污染气体的排放。

光伏系统主要由太阳能电池组件、汇流箱、高低压配电柜、逆变器、隔离升压变压器等设备组成。

光伏系统可以根据可利用面积及光伏系统负载大小及用电需求设计对应的功率等级。

7.2系统拓扑图

7.3相关设备介绍

7.3.1光伏变流器

7.3.1.1产品概述

1）产品用途

光伏变流器用于在光伏系统中作为对太阳能电池发电的变流装置。

2）产品组成及特点

由光伏变流器模块及柜系统组成。

具有能量利用率高、控制精度高、响应速度快、稳定性好等特点。

3）产品图片

（加柜体图片,暂无）

7.3.1.2术参数

型号

TQD-S**kW/***V

高压侧电压

DC660V-800V

低压侧电压

DC150-350V

DC300-500V

DC350-660V

最大输出功率

240kW

单模块输出最大功率

30kW

单柜最大配置模块数量

8台

稳压精度

≤±0.5%

稳流精度

≤±1%

纹波系数

≤±0.5%

功率因数

≥0.99

效率

≥95%

柜体尺寸（高x宽x深mm）

2200x800x800mm

八、储能部分

8.1储能部分简介

储能部分主要作用有三点：

1）对数目庞大的汽车电池进行梯次利用，充分挖掘汽车电池的能效；2）对电网可起到削峰填谷及无功补偿作用；3）一定程度减小充换电站配电容量的作用。

储能系统主要由储能电池、电池管理器、储能充放电机（根据储能电池不同可选）、高低压开关柜、隔离升压变压器、双向换流器等组成。

储能系统的设计主要是依据负载的用电需求设计的。

如有光伏并网部分同时考虑光伏系统，优化光伏发电的电能使用，同时使光伏电能实现平滑并网。

8.2系统拓扑图

8.3相关设备介绍

8.3.1储能充/放电机

8.3.1.1品概述

1）产品用途

储能充/放电机用于在储能系统中作为对储能电池进行充、放电的变流装置。

2）产品组成及特点

由储能充/放电机模块及柜系统组成。

具有能量利用率高、控制精度高、响应速度快、稳定性好等特点。

3）产品图片

（加柜体图片,暂无）

8.3.1.2术参数

型号

TQD-S**kW/***V

高压侧电压

DC660V-800V

低压侧电压

DC150-350V

DC300-500V

DC350-660V

最大输出功率

240kW

单模块输出最大功率

30kW

单柜最大配置模块数量

8台

稳压精度

≤±0.5%

稳流精度

≤±1%

纹波系数

≤±0.5%

功率因数

≥0.99

效率

≥95%

柜体尺寸（高x宽x深mm）

2200x800x800mm

8.3.2电池管理系统（BMS）

8.3.2.1产品概述

1）产品用途

泰坦TBMS系列电池管理系统是我公司最新研发的一代BMS产品，专门用于在储能系统中对储能电池进行实时监控及充放电管理。

2）产品组成及特点

由采集单元和主控/显示单元组成。

具有功能完善、检测精度高等特点。

3）产品图片

采集单元主控单元

8.3.2.2技术参数

主机

采集单元

型号

TBMS-A

型号

TBMS0528-A

供电电源

DC24V±30%

供电电源

DC24V±30%

电压测量范围及精度

0-850V，≤±0.2%

电压测量范围及精度

0-+5V，≤±0.2%

电流测量范围及精度

-300A-+300A，≤±1.0%

最大检测周期

≤0.2S

SOC估算精度

≤±8%

检测电池只数

28节

正负极对地绝缘监测

0-999.9KΩ

温度检测路数精度

6路，≤±1℃

通信口

2路CAN，1路RS485

风扇控制

1路（可驱动DC24V/0.15A风扇6个）

通信口

2路CAN，1路RS485

运行温度

-25℃-+55℃

运行温度

-25℃-+55℃

九、微网部分

9.1微网部分简介

由上述的光伏部分的逆变器及储能部分的双向换流器组成多向换流系统构成微网的核心组成部分。

整体拓扑设计为共直流母线形式，可以保证在电网掉电时整个充换电站的换电设备、电池维护设备负荷，照明、空调等其他设备用电负荷供电不出现中断。

从而保证整个系统有序可靠运行。

9.2系统拓扑

9.3相关设备介绍

9.3.1双向变流器

9.3.1.1产品概述

1）产品用途

TPCS系列双向变流器是泰坦公司根据储能电站的需要开发的新一代电源产品。

在储能、光伏、微网系统中作为与公共电网之间相连的直流—交流、交流—直流的双向变流装置。

2）产品组成及特点

由IGBT变流装置、交/直流滤波器、软启动器、监控器、隔离变压器、保护装置等部份组成。

具有电网峰谷调节、提高电网质量，以及新能源接入等功能特点。

3）产品图片

9.3.1.2技术参数

直

流

侧

电压范围（Vdc）

600~820

额定功率（kVA）

100、250、500

充电稳压精度

≤0.5%

充电稳流精度

≤1.0%

纹波系数

≤0.5%

交

流

侧

交流电压（Vac）

380±15%

允许频率范围（Hz）

48~50.5

总电流谐波畸变率

＜5%（50%负载以上）

充电功率因数

≥0.98（半载以上）

放电输出功率因数

-1.0~1.0

交流过载能力

110%，过载10分钟；120%，过载1分钟

效率

≥95%（半载以上）

功能

低电压穿越、反孤岛效应检测

冷却方式

风冷

噪音

≤60dB

防护等级

IP30

通信接口

RS232/485/CAN/以太网接口

柜体尺寸（高x宽x深mm）

2260x800x800mm（100kW）

2260x2000x800mm（250kW）

:

2260x2800x800mm（500kW）

9.3.2微网控制器

9.3.2.1产品图片

9.3.2.2主要特点

微网控制器作为储能并网系统的监测管理单元，承担着与上位机及各装置（储能充放电机、双向变流器、逆变器）之间的通信、监控、管理等功能，是整个控制系统的核心。

用户可通过微网控制器自由设定各装置的运行参数，同时微网控制器也是各装置运行状态的显示单元。

9.3.2.3技术参数

TLCD070-C微网控制器：

供电电源：

AC220V±15%

功率：

≤10W

显示屏：

7”彩色触摸液晶屏

通信接口：

2*RS485、2*CAN、2个以太网口

十、站内监控部分

充电站监控系统包括：

配电监控系统、充电监控系统、视频监控系统、车辆监控系统、火灾报警系统等。

1）配电监控系统

配电监控系统主要由信息采集终端、串口服务器、配电监控服务器等组成。

串口服务器将配电柜电表485通讯信息整合后，通过以太网交换机传输给配电监控服务器。

配电监控信息有：

开关状态、交流进线电压、电流、配变有功功率、无功功率、有功电量、功率因数等。

系统拓