（CS45 珠海泰坦科技股份有限公司）

1.概述

电动汽车充换储放一体化电站则结合了充、换电站的综合功能，并加入了新能源发电、储能电站、微网供电等前沿技术。该站具有市电、风能、太阳能等多种能源接入形式，极大地提高了能源利用率，突出了绿色环保的概念；综合了电动汽车充、换电站功能，客户可以根据自身的条件方便的选择电能补充方式；通过交-直-交多次变流实现微网供电，保证用电负荷在电网停电状态下也能不间断运行；储能系统的加入，可以平衡电源侧发电功率与负载侧的用电功率，还可起到削峰填谷的作用，实现有功、无功调节功能。

2.系统简介

1）系统拓扑图（见图1）

图1 系统拓扑图

2）系统组成

电动汽车充换储放一体化电站由变流系统、储能充放电系统、电池管理系统、新能源发电系统、综合控制系统、电动汽车充电系统、快速换电系统、电能质量监控系统等系统组成。

3.系统分项介绍

1）变流系统

变流系统是实现电网、直流母线、微网交流母线三部分的电能双向流动的变流设备，主要由泰坦公司自主研发的双向换流器、逆变器等组成，它能够通过外控和自控两种控制方式来管理电流流向，实现并网和离网运行。变流系统可以实现平衡电源侧发电功率与负载侧的用电功率，还可起到削峰填谷的作用，实现有功、无功调节功能。在加入储能系统后，还可以实现微网不间断供电（见图2）。

2）储能充放电系统

储能充/放电系统由储能充放电机与储能电池共同组成，对直流母线起到功率调节作用，结合多向变流系统实现对电网的削峰填谷等功能。储能充/放电机用于在储能系统中对储能电池进行充、放电控制及稳定直流母线电压的作用（见图3）。

3）电池管理系统

图2 变流系统外形图

图3 储能充放电系统

泰坦TBMS系列电池管理系统是本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。由采集单元和主控/显示单元组成。具有功能完善、检测准确度高等特点。监测的运行参数有温度、每节电池电压、SOC值等。同时可以实现储能电池的过电压、欠电压、过温等保护功能。

4）新能源发电接入系统

新能源发电接入系统从微网变流系统的直流母线接入（见图5）。典型的新能源发电有光伏发电及风力发电。太阳能及风能均为可再生能源，可持续利用，同时光伏系统及风电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。光伏系统与风电系统可以根据可利用面积、系统负载大小及用电需求设计对应的功率等级。

图4 电池管理系统

图5 新能源发电接入系统

5）综合控制系统

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、光伏变流器、风力变流器）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。

6）电动汽车充电系统(www.daowen.com)

充电系统分为整车充电系统和分箱子充电系统，其中分箱充电系统与快速换电系统配套建设（见图6）。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。整车充电机及充电桩共同完成对电动车的大功率快速直流充电；交流充电桩实现对电动车的交流充电；分箱式充电机实现对单箱电池的大功率快速充电。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。

图6 电动汽车充电系统

7）快速换电系统

与电动车分箱充电系统结合使用。目前较常见的电池更换设备分为自动换电机器人和人工半自动换电设备、堆垛机等类型。该系统可以实现电池快速更换，一般电动车辆的一次换电时间为5～15min。

8）电能质量监控系统

主要监测系统内部、并网侧电能质量参数为系统稳定运行、故障查询、分析提供参考依据。监测的运行参数有谐波、闪变、电压波动、频率偏差、三相不平衡度等（见图8）。

图7 快速换电系统

图8 电能质量监控系统

9）后台监控系统

后台监控系统是整站安全稳定运行的有力保障系统，主要包括配电监控系统、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（见图9）。

图9 后台监控系统

4.通信构架

智能微电网可根据实际情况采用一种或几种不同的通信方式，可以使用CAN、Ethernet、GPRS、光纤以及串口通信等多种通信方式将信息传送至通信后台实现对整个系统的监测及遥控；同时可以通过互联网将系统信息传送至更高一级后台实现对整个系统的监测及遥控（见图10）。

图10 通信构架框图

5.适用范围

电动汽车充换储放一体化电站主要适用于电动汽车集中区域、公交首末站大型停车场、特殊园区停车场、环卫邮政车辆集中停车场等。

6.实际应用情况

北京高安屯电动汽车充换电站（见图11）

图11 北京高安屯电动汽车充换电站

工程地址：北京朝阳区

能源变换形式：充、换、储、放

高安屯充换电站集目前国内所有充换电模式于一站，集成使用了十余种自主研发的充换电设备，预计每天能满足400辆纯电动环卫车的充换电需求，可服务北京市现有电动环卫车所有车型。该站同时具备电动大巴车的换装条件，可满足周边乘用车电池更换提供配送需求。高安屯充换电站实现由垃圾发电厂、太阳能发电提供电源的理念，该站主体建筑屋顶安装的1280块太阳能电池组件，利用微网控制系统将光伏发电接入系统，日平均发电量超过1200kW·h，年均发电量26.72万kW·h，每年可少排放二氧化碳400t以上。