佛山科学技术学院机械与电气工程学院 528000
【摘 要】本文通过对电动汽车的现状以及电动汽车充电站结构的阐述，详细分析了10kW光伏发电系统在充电站中的应用，其为研发新型无污染能源带来动力，推动了电动汽车良好的发展。
【关键词】电动汽车；充电站；10kW光伏发电系统
随着科学技术的不断进步，电动汽车逐渐进入人们视线，在汽车世界中占有一席之位。电动汽车由蓄电池提供动力，由于电池容量的有限性，电动汽车无法进行远程行驶，为了解决这一问题，电动汽车充电站应运而生。电动汽车充电站直接为电动汽车充电，保证电动汽车电量供应，极大推动了电动汽车的发展。
一、电动汽车
社会现代化进程不断加快，人们经济水平、生活水平和生活质量不断提高。汽车作为人们出行的主要交通工具，给人们的生活带来极大便利，但是随着工业化进程加快、汽车数量的增多，环境污染的问题日益突出，如何保护并优化环境成为人类发展过程中面临的一大难题。因此，汽车的生产在此形势下，必须引入节能环保概念，减少环境污染，才能在未来社会建设中持续发展。电动汽车正是在此大环境下发展的产物。电动汽车应用高科技、新技术，改变传统的驱动模式，在一定程度上减少了环境污染，为推动绿色环保技术和新型能源的研究和开发作出贡献。电动汽车分为纯电动汽车和混合电动汽车，前者是全部靠电池提供电力进行驱动，后者则是由传统内燃机和电动机组合进行驱动。电动汽车的应用，减少了废气的排放，推动了绿色环保社会的建设。
二、电动汽车充电站
电动汽车充电站直接为电动汽车充电，使电动汽车继续良好行驶，其结构运行主要包括四个方面：充电、配电、充电站监控和电池调度。充电站充电系统的核心是充电机，将电网中交流电转换成直流电。配电系统主要为充电站内部管理系统、充电设备和照明设备的运行供电。充电站监控系统主要是运用计算机信息技术，连接各充电站点，及时收集、检测、监控、存储充电信息，包括充电用户信息和充电数据信息。电池调度系统是对蓄电池的状态进行检测和监控，及时反应记录蓄电池的状态，并进行反馈，提高了蓄电池使用的安全性。
电动汽车充电站的建立推动了电动汽车向大规模方向发展，对电力需求量的提升起到积极作用，充电站直接连接了电网和电动汽车，有效地促进了电网明确未来建设方向和新能源开发方向，促使电网的建设更为科学合理，为电网智能化系统应用创造新条件，为能源结构调整和优化作出了贡献。
三 电动汽车充电站10KW光伏发电系统
（一）10kW光伏发电系统
在化石燃料逐渐紧缺和环境污染愈加严重的情况下，新型能源的研究与发展逐渐受到国家、企业的重视，并加快新型能源在实际生活中的应用的步伐。其中，光伏发电最具开发与应用前景。光伏发电是将光能直接转变成电能的技术，主要通过半导体界面的光生伏特效应来实现转变。电动汽车充电站10KW光伏发电系统不仅可以直接为电动汽车充电，同时可以通过与电网连接，向电网输送电力。
电动汽车充电站光伏发电系统设备主要有太阳能电池方阵、直流配电柜、并网逆变器、控制与保护电路等。电动汽车充电站电能主要由光伏发电和配电网供应，多辆电动汽车可以在一定的时间段内，在不同时段停放在光伏充电的充电车位上通过电桩进行充电。
（二）光伏发电系统运行
当前，电动汽车的充电方式一般分为快充和慢充两种，在不同条件情况下应采取不同的实行措施。快速充电受多方面因素的影响，研究成果不够成熟。目前，经过技术研究人员不断分析和实验，现有的快速充电模式最优选择是满冲满放。在零电量的情况下进行充电可以缩短充电时间，并且不会对电池循环寿命有严重的影响，其副作用与常规充电方式相当。电动汽车蓄电池在使用过程中，反复循环充电放电过程，其能量容量随着使用时间加长而衰退，当衰退后的实际容量小于其标称容量的80%后，就必须停止使用。但是停止使用的蓄电池可以在光伏发电系统中继续发挥作用，能够有效提高能源利用率。在太阳能发电技术逐渐成熟的情况下，回收可利用的蓄电池，可与光伏发电系统进行组合形成自动控制系统，极大减少光伏充电站资金投入，为节约能源和环境保护起到积极作用。
在光伏发电系统中，不会出现由于电网供电突然无法供应电力而停止工作的情况。光伏发电系统中有即时监测的装置，一旦监测到电网供电的照明系统停电，就会进行自动控制两者的连接线路，切断照明系统与电网的联系，转而控制逆变电源，启动此电源为照明系统供应电力。并且当电网能够重新正常供应电力后，控制装置自动跳转，恢复到正常运行模式。这种自动控制装置保证了光伏发电系统的工作效率，使光伏发电系统能够持续不断地正常运行。如图1为太阳能光伏智能发电系统。光伏发电系统利用光能转换为电能的过程中，没有污染，无噪音，无需消耗燃料，并且能源质量较高，是典型绿色环保能源供应系统。系统配备的自动控制监测系统和后备电源提高了系统运行稳定性，提高系统运行的持续性。
（三）光伏发电系统在电动汽车充电站的实际应用
目前W市应用的电动汽车充电站已经正式运营。该10kWh光伏发电系统在光照充足情况下，日均发电量约42kWh，并且根据客户要求配备的蓄电池储能容量为40kWh，能够保证安装容量在14kW以下的照明设备应急用电2个小时。此系统的自动监测控制系统能对光伏发电系统运行过程中各项参数进行监控和记录。电池储能系统通过电网提供的电力为电池组进行充电，然后依据现实情况利用并网逆变器向电网释放能量，寿命1300循环。太阳能并网系统中光伏组件能保持最大功率跟踪，组件装机容量为10kWp。微网能量控制系统能够保证供电系统各分点的控制和孤岛监测的安全，自动控制和判断独立运行的可行性，以最大限度协调太阳能并网系统、电池储能系统和充电系统的输出功率。
在W市光伏充电站的结构组成中，运用的充电机安全性能高，在适合的电压范围内可采取多种充电方式，它的程序和结构运用新技术进行性能提升使其运行更加稳定可靠，包括短路保护，过热、过压保护，还有输出反接保护等等。在充电过程中转换效率达到92.5%，超过了国家电网对充电机转换效率最小值90%的标准。其运行时的智能化控制使功率因数大于0.95，网侧谐波畸变率T小于3.5%，同样高于国家标准。并且该充电机能够将蓄电池放电能量的89%进行智能回收，将电池存储的直流电源转换为交流电，再将此放电能量并入电网中，形成独立供电系统，对电网电力供应起到调节作用，使充电站在用户增多、用电负荷增大的情况下电力供应得到平衡，减少了电网因为增加电能容量和土建施工的资金投入。
10KW光伏发电系统初步应用于电动汽车充电推动了运营充电站经济模式的形成，对于电动汽车充电站进一步进行优化结构组成方式和服务方式提供了研究渠道，肯定了新型充电技术的应用和开发成果，同时促进了专业技术人员对新型发电方式、新型能源应用和新型控制系统的研究。
四 电动汽车充电站10KW光伏发电系统的优化与展望
光伏发电系统有建设周期短，获取能源花费时间短的优点。但是，在建设时需要占用巨大面积，制作过程投入资金大，而且需要日光充足的情况下才能进行发电，能源获得受到自然地理环境的限制，包括季节条件，昼夜方面和天气阴晴状态。因此，对光伏发电系统的优化将进一步提高能源综合利用率。夏季，阳光充足，在这种情况下，光伏发电系统能够独立完成电站的电力供应，在蓄电池能量储存已满的情况下可将能量回馈电网。夜晚或者冬季，光照不足但由于昼夜变化致使温差较大，使风能加强，在此的情况下，发电站不仅可利用蓄能系统进行电力供应，同时能利用风能进行发电，风能光能可以通过这种互补的方式进行。总之，有效利用自然资源，将可利用能源结合起来，不仅能为光伏发电系统的发展提供有力助力，同时能够提高光伏发电系统供应电力能力，保持系统运行稳定、安全、可靠。
目前，世界各地都面临着不可再生资源逐年减少甚至枯竭的问题，各国均利用各种科学技术和治理方法缓解能源危机，而电动汽车的诞生验证了研发新型能源的可行性，为继续开发新型清洁能源带来动力。我国在电动汽车方面同样提供各式优惠政策，为技术的突破和电动汽车产业化的发展提供巨大支持，包括大力推进电动汽车配套基础设施的建设，提供购车优惠补贴和不遗余力进行推广宣传，使电动汽车产业形成基础设备齐全经济体系，极大地推动了我国经济的发展，为进一步发展电动汽车和研发新型能源奠定了基础。相信在不久的未来，电动汽车能够大规模应用于各行各业，为治理、改善环境作出贡献，为社会的发展提供源源不断的动力，进一步促进我国人与自然环境和谐相处。
结束语
电动汽车的应用对治理环境污染、推动节能节材有着积极作用和深远意义。目前，国内电动汽车的实施仍在初级阶段，电动汽车运行的相关技术亟待进一步研究，相关标准和规范制度需要完善和统一。应加快对电动汽车基础设施的建设，推动电动汽车大规模应用快速发展。同时，电动汽车充电站的建立为加大研究和发展电动汽车提供了基础，并通过充电站在实际应用过程中的研究，促进充电站的建设更为科学合理。
参考文献：
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论文作者:肖红军,刘士亚
论文发表刊物:《低碳地产》2015年第5期
论文发表时间:2016/8/24
标签：充电站论文; 电动汽车论文; 系统论文; 光伏论文; 电网论文; 能源论文; 蓄电池论文; 《低碳地产》2015年第5期论文;