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摘要: 我国电动汽车销售量在汽车市场中的份额逐步增加，结合分布式光伏发电的应用成果，首先提出利用住宅区利用分布式光伏配合新能源汽车系统的方案；结合住宅区的建筑形式，通过分析分布式光伏发电系统，提出住宅区分布式光伏与小区充电桩接线方案；并结合 “安全稳定、经济最优化、光伏出力合理最大化利用”的理念，并且对住宅分布式光伏电动汽车充电桩系统提出合理方案。
关键词: 分布式光伏;电动汽车;充电桩;新能源。
0 引言[]
中国新能源汽车销量的增长促进相关新能源产品的发展。从2020年开始，传统汽车的淘汰将逐步展现出来。对于传统汽车来说，电动汽车从制造上更简单，但却处于初级发展阶段，国外在电动汽车上都处在同一个发展水平上，相比落后的传统燃油汽车，我国实现电动汽车技术上的弯道超车不是不可能，这也成为了我国大力发展电动汽车行业的理由之一。
电动汽车式一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车，它利用蓄电池作为储能动力源，通过电池向电动机提供电能，驱动电动机运转，从而推动汽车行驶。中国的新能源汽车走的是纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池并驾齐驱的特色路线，并制定了2019年新能源汽车占比8%，2020年占比10%的目标。据了解，2018年全年我国共销售了2808万辆汽车，其中新能源汽车有125.6万辆，占比为4.47%。
新能源汽车的发展对充电桩是非常依赖的，因此车桩合作是必然趋势，现阶段很多车企都是随车赠桩，这是可以立马盈利的细分市场，另一方面未来买汽车会效仿早期特斯拉免费充电的模式，比如买车送一年免费充电，车企在寻找合作伙伴时一定优先选择市场占有率大的企业。
1 分布式光伏系统组成
1.1住宅小区分布式光伏系统结构
通过设立住宅分布式光伏系统，可以实现分布式光伏发电。通过设立光伏发电系统，充分利用阳光照射，从而减少电费成本。再依据住宅分布式光伏系统，连接小区内充电桩，从而缓解电动汽车充电需求量对电网负荷的负担，实现削峰填谷，抑制用电高峰时电网负荷的波动。因光伏系统效率与日照关系很大，受天气影响较重，功率输出较不稳定，存在很大的波动，此时可利用市电的帮助，来减少这种不确定性，保证系统运行，这种情况主要是在在夜晚车辆充电的时间段，利用市电为充电桩供电。
1.2住宅分布式光伏充电桩系统拓扑
基于住宅分布式光伏能源系统在未来电动汽车能源提供领域有着十分重要的地位，这种系统中，交流侧直流母线李彤整流单元并入系统，而光伏板最大功率点跟踪则通过PWM变换器执行，并通过储能组件和市电稳定直流侧电压。
实际应用中，因为光伏逆变器是DC/AC由DC逆变为AC，因此充电桩为交流逆变直流结构，根据需要，提出更简单、实际的拓扑，如图1所示。
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图1中由光伏电池板通过直流馈线和DC/AC装置并入0.4kV总线。电动汽车充电桩可分布式的方式并入0.4kV总线。另外直流系统负载也可并入0.4kV总线。
如果系统发生了故障，则需要快速切除故障侧以避免主网收到影响， PCS时间大于断路器响应时间，在系统出线侧装配断路器。整个系统的PCC点就是出线侧断路器。
2 电动汽车充电桩
根据住宅区域负荷和分布式光伏系统规模的实际情况，利用住宅小区内现有的的充电桩，建造分布式光伏电动汽车充电桩系统，整套系统安装不用破土，仅需在端子箱内改接电缆接线。
电动汽车的重要配套设施之一的充电桩，其功能决定了电动汽车的方便性。光伏发电，因其发电成本低，技术日趋成熟，可大量利用到电动汽车的能量提供中，但是光伏发电的功率和效率都很低，所占的面积太大，并且光伏板生产费用大，投入成本过高。传统的市电充电桩技术比较成熟，但在电动汽车充电高峰时为电网带来很大问题。目前，越来越多的汽车厂家生产电动汽车来扩大市场和转型。因为电动汽车噪音小，无污染，受国家政策补贴较大。从新能源汽车本质来看，并没有哪一种新能源车有着绝对的优势，只是在特定的需求和政策的导向之下，电动汽车逐渐成为了市面上新能源车的主要选择。本文讨论的主要针对电动汽车。
为保证充电桩的可靠性，避免产生过大电流损坏电动汽车蓄电池，从而要装配多线PCS，构成一个多线系统，多线系统的主要优势在于：
1)多线系统的利用，减少充电桩串并联，有利于充电桩使用寿命；
2) 可以并入多路市电，减少单路市电停电带来的无法使用问题，能够使充电桩得到充分利用；
3) 各分系统独立运检，有利于充电桩维护及管理，提高充电桩可靠性。
因为电动汽车蓄电池组额定电压低，每组蓄电池组额定电压为200V~500V， PCS工作效率不能完全满足，因为装配小变压器进，此种变压器还有隔离滤波的功能。从而充电桩的功率和电动汽车蓄电池充放时的电流刻配置多线PCS，并依据该系统的整体功率来装配来隔离变压器。
充电桩管理系统对于电动汽车充电桩系统也有着重要的地位，他可以系统的监控、估算充电状态及参数，应具备监控、警报、断电、自检、测量功能和功能状态的显示等。
该系统可分成两级管理，即市电管理模块和蓄电池状态系统。市电管理模块可以监测系统电压、电流、功率、温度等；市电管理模块接收一个分线中的全部信息，同时检测汽车蓄电池的电流，实时保护汽车蓄电池。充电桩均衡管理也可分解为两级，市电管理模块均衡不同线路市电，蓄电池状态系统在各电池模块之间进行均衡，从而实现电池串内所有单元电池之间的均衡管理。
3 住宅小区分布式光伏电动汽车充电桩系统控制策略
住宅分布式光伏电动汽车充电桩系统运行控制要秉承安全第一，稳定运行，经济最优的原则来进行，将光利用率进行最大化从而提高光伏出力，并根据住宅区域的用电状况和市电的用电价格以及电动汽车的充电高峰与低谷进行调整，从而达将该系统进行完美的利用。在市电故障断电时，该系统还应该具备孤岛运行的能力。该系统的控制策略可以总结为白昼阳光充足的时间段，将光利用率尽可能最大化，系统根据最大效率进行功率输出。夜间无阳光的时间段，则转换为市电为充电桩供电。
系统根据控制策略进行充放电的调节，使系统的功率曲线符合优化要求。因为光伏发电具有不确定性、间歇性的特点，控制策略需通将系统进行有效管理，减少系统的缺点带来的影响，优化功率和输出电能质量的同时，提升系统的可靠性。
4 结论
为了响应国家对电动汽车的的倡导，促进新能源汽车产业的发展，本文针对住宅小区分布式光伏电动汽车充电桩系统，通过分布式光伏系统结构研究和电动汽车充电桩利用，提出高效的系统拓扑，方案主要利用多线市电供电和隔离变压器，将现有小区内的充电桩进行优化改造。并深入研究住宅小区分布式光伏电动汽车充电桩系统控制策略。根据日常实际应用，切实落实电动汽车充电的各种解决方案，从而达到节能、降耗、减排和示范的目的。
参考文献：
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[2]孙庆,何一,孙会璧．光伏电站储能系统配置研究[J]，中国工程咨询,2011(9):54-56.
作者简介 ：李天成（1989.06—)，男，硕士，工程师，主要从事电力系统研究工作。E-mail：litiancheng@nepdi.net。
论文作者:李天成
论文发表刊物:《中国电业》2019年第09期
论文发表时间:2019/9/5
标签：系统论文; 光伏论文; 电动汽车论文; 分布式论文; 市电论文; 新能源论文; 汽车论文; 《中国电业》2019年第09期论文;