市政路灯智能汽车充电桩一体化解决方案.docx
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1、市政路灯智能汽车充电桩一体化解决方案随着汽车工业飞速发展,我国石油消耗对外依存度持续 升高,2013 年已达 58.1%,石油短缺局面日益加剧。 电动汽车发展对我国具有重大意义,一方面可以提高 电能替代,有效减少单位 GDP 能耗,另一方面可以有效破解环 境约束,解决雾霾等大气污染问题。尽管国家已出台一系列支持 政策,然而电动汽车的普及和推广终究未能有实质性进展,主要 是由于基础设施(如充电桩、充电站等)建设相对滞后,致使充电不便,最终直接导致消费者对电动汽车望而却步。提出了一种基于 LED 市政路灯和电动汽车充电桩的一体化设计方案,可有效利用市政路灯改造后节省出来的配电容 量安装直流充电桩。
2、广泛分布于城市街道的一体化充电桩在保证道路高效照明的同时,为电动汽车充放电提供接口,具有保护、监测、控制、通信、计量等功能,便于主站系统实现对路灯和电 动汽车充放电状态的远程监测和控制。该方案可行性强,适合大 规模推广,能够很好地解决充电桩、充电站建设过程中征地难的 问题,但是该方案基于传统的 GPRS 等无线通信方式,一方面长 期使用公网租赁费用较高,另一方面若要安装视频监控等对数据传输速率要求较高的设备,将无法满足实际实时通信的需求。基于此,本文提出了基于 CM520-8 无线通信专网的 路灯充电桩一体化系统,利用CM520-8 无线通信专网代 替 GPRS 等公网,由于该专网具有数据传输
3、速率快、时延小、成 本低廉、支持海量实时用户等特点,因而能很好地支持视频监控 等功能。一体化系统总体设计方案系统结构系统主要包括市政路灯充电桩一体化设备、低压直流供电网 络、CM520-8 无线通信网络、主站监控系统、电源系统、 数据中心等,系统结构如图 1 所示。市政路灯充电桩一体化设备兼顾市政路灯和电动汽车充电桩,一方面能以高光效和低能耗为城市道路提供照明,另一方面 能够为电动汽车提供直流充电服务;电源系统利用市电集中整流, 同时利用风电、光伏太阳能等分布式能源提供直流电源,此外可 以适时利用电动汽车充换电站存储的电能;低压直流供电网络为 整个系统提供多输入多输出的电力能源配置平台,为电源
4、系统和 一体化设备、数据中心等用电系统提供有效连接,具有良好的可 靠性和稳定性;CM520-8 无线通信网络为系统提供可靠、 高速的通信保障,能有效支持控制指令、一体化设备在线状态监测、视频监控等大量数据的实时传输,并且能节约通信成本;电动汽车充换电站和低压直流供电网络可实现双向能量流动,即充 换电站的大量电动汽车蓄电池可作为蓄能电站对电力进行存储, 另外当用电高峰期,可将充换电站存储的电能供给低压直流电网, 有效起到削峰填谷的作用;主站监控系统利用无线通信模块接收来自一体化设备的实时监测信息,包括路灯开关状态、充电桩工 作状态、视频监控等数据,对于部分安装了 CM520-8 专 网通信模块的
5、电动汽车,主站监控系统还能接收其发送来的请求 指令等数据,主站系统可经过控制系统处理,利用通信模块发送 相应的信息;数据中心等大用户在利用传统市电时,经常需要经 过整流与逆变等多个环节,由于其用电负荷多为直流,直接利用 低压直流电网的电源可明显减少交直流转换过程中的电能损耗, 因而以数据中心为代表的电力用户可方便接入系统,并实现良好 的节能效果。电力流向分析系统电力流向是从电源侧流向低压直流供电网络,最后流向 以电动汽车和数据中心为主要负荷的用电侧,如图 2 所示。电源侧主要包括市电、风电和光伏太阳能等,经过整流或 变压后多端接入低压直流电网。系统利用的电能主要来自常规 市电,一般为路灯提供电
6、能的常规市电需要进行集中整流,经 变压、稳压后接入低压直流供电网络。随着新能源的快速发展, 以光伏太阳能、风电为代表的新能源发电将发挥越来越重要的作用,因此分布式光伏发电(一般为直流电)十分适合直接接 入低压直流供电网络,为系统提供充足的电力来源。另外,充 换电站内的大量蓄电池可作为本系统中的重要电力来源,特别 是在用电高峰时段,可有效弥补电力供应不足,而在用电低谷 时段可以对充换电站的储能单元进行充电,此时充换电站作为 用电侧的用电负荷消耗电能。低压直流供电网络作为整个系统中的中间环节,联系电源和 用电负荷,起到能源配置作用, 并且比一般交流电网具有一定优 势:一方面随着网络输入端点越来越多
7、,稳定性与可靠性随之增 加,不会因某一条线路的故障导致整个电网系统的破坏;另一方 面直流电网可为数据中心等用电负荷提供直流电,减少了多次交 直流转换过程,有效提高能源利用效率,可以实现显著的能源节 约效果。用电侧主要包括电动汽车、LED 市政路灯充电桩一体化设备 和数据中心等,电动汽车利用一体化设备可直接对蓄电池进行充 电,无需安装车载充电机,减少成本的同时提高了充电效率, 数 据中心等直流负荷为主的大用户特别适合于直流供电网络。值得 一提的是,经用户端授权可将电动汽车车载电池作为分布式储能 单元,根据电网调峰需求适时将电能售于电力公司实现互动,当 晚高峰结束后由主站管理系统实行统一调配充电,
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