基于双路冗余供电系统的车棚式光伏充电站系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种基于双路冗余供电系统的车棚式光伏充电站系统及方法，包含车棚结构体和光伏充电系统，光伏充电系统内设有双路冗余供电系统，双路冗余供电系统包含：依次连接形成伏充电回路的太阳能光伏阵列、光伏控制系统、继电器开关、电池管理系统和储能电池组，及还设有欠压保护继电器、DC‑DC降压模块和控制电路；从欠压保护继电器、DC‑DC降压模块至控制电路形成第一条供电回路；当脱离电网时，若储能电池电量低到一定值后，光伏充电系统会休眠，第一条供电回路在满足条件下会唤醒光伏充电系统，光伏充电系统会正常运行。本发明专利技术的车棚式光伏充电站系统具有间歇性脱离电网运行的功能，可实现光伏车棚泊车及折叠吊运以及光伏车棚结构体的可移动性。

System and method of vehicle shed photovoltaic charging station based on dual redundant power supply system

The invention discloses a car shed photovoltaic charging station system and method based on a dual redundant power supply system, which comprises a car shed structure and a photovoltaic charging system. A dual redundant power supply system is provided in the photovoltaic charging system, and a dual redundant power supply system comprises a solar photovoltaic array and a photovoltaic control system which are connected successively to form a voltage charging circuit. Control system, relay switch, battery management system and energy storage battery pack, as well as under-voltage protection relay, DC DC buck module and control circuit; from under-voltage protection relay, DC DC buck module to control circuit to form the first power supply circuit; when disconnected from the grid, if the battery power is low to a certain value, light Voltage charging system will be dormant, the first power supply circuit will wake up the photovoltaic charging system, photovoltaic charging system will be normal operation. The roof type photovoltaic charging station system of the invention has the function of intermittently running out of the grid, and can realize the parking, folding and lifting of the photovoltaic roof and the movability of the photovoltaic roof structure.

【技术实现步骤摘要】
基于双路冗余供电系统的车棚式光伏充电站系统及方法
本专利技术涉及光伏系统应用领域，特别涉及一种基于双路冗余供电系统的车棚式光伏充电站系统及方法。
技术介绍
电动汽车作为一种新能源汽车，在我国发展极为迅速，各地纷纷加大对电动汽车的支持力度，但在目前，作为电动车和电动汽车的配套设施，城市道路上很少有匹配的充电站，因此，电动汽车的使用存在诸多问题，如增大了公共电网的负荷压力、高层用户充电不方便、行驶途中馈电无法及时补充导致使用行程受限等，也大大制约了电动汽车行业的发展。太阳能光伏是一种绿色可再生的新能源，近年来以其作为能源的光伏发电技术得到了快速的发展。现今，光伏发电在公共基础应用已逐渐普及，如用来道路照明的太阳能路灯，太阳能交通指示灯、信号灯，太阳能LED广告牌等，但将光伏发电应用到停车棚这种设施的实例很少，随着未来电动车、电动汽车的普及，给这些交通工具的充电成了一个不容忽视的问题。在已发表的运用太阳能光伏给电动车充电相关专利及现有产品中，其光伏棚支架采用电焊接及螺栓固定锁死，光伏板面朝向及仰角均为固定方向和角度，且不可长时间脱离电网运行。这样的光伏充电站建设好后很难搬迁移动，实际使用时不仅对太阳能光伏利用率较低，而且不能放置在间歇性缺少电网的工况下使用，故无法体现出太阳能光伏作为新能源的随地取用性，以大大降低了产品的实用性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种基于双路冗余供电系统的车棚式光伏充电站系统及方法，该光伏充电站系统将太阳能光伏发电和新能源充电桩结合，主要利用太阳能光伏发电电量给电动车充电，并用储能电池作为能量存储单元，将多余的光伏发电量存储起来，作为备用。在电动车充电需求较多时，也可提前在夜晚用电低峰时段利用市电给储能电池充电，在白天用电高峰时段利用太阳能光伏阵列及储能电池给电动车充电，缓解电网压力，节约用户用电成本。为了达到上述目的，本专利技术提供的一种可间歇性脱离电网运行的双路冗余供电系统，该双路冗余供电系统设置在光伏充电系统中；所述双路冗余供电系统包含：依次连接以形成一条光伏充电回路的太阳能光伏阵列、光伏控制系统、继电器开关、电池管理系统和储能电池组；所述双路冗余供电系统还设有欠压保护继电器、DC-DC降压模块和控制电路；其中，从所述欠压保护继电器、所述DC-DC降压模块至所述控制电路形成了该控制电路的第一条供电回路；当脱离电网时，所述第一条供电回路可将所述光伏充电系统唤醒。优选地，所述第一条供电回路唤醒所述光伏充电系统的方法为：当所述光伏控制系统输出功率的电压值达到供给所述储能电池组充电的电压阈值时，所述欠压保护继电器自动闭合，将光伏控制系统与所述DC-DC降压模块之间的导线连接以使所述第一供电回路接通，则所述DC-DC降压模块获得所述光伏控制系统输出的功率，所述DC-DC降压模块经直流电压变换，输出功率给所述控制电路进行供电。优选地，从所述储能电池组、所述电池管理系统、所述DC-DC降压模块至所述控制电路形成了该控制电路的第二条供电回路。优选地，当仅有所述储能电池接入光伏充电系统且所述储能电池电量充足，所述储能电池对所述控制电路进行供电；和/或，当仅有所述储能电池接入光伏充电系统且所述储能电池为低电量保护时，所述第一条供电回路唤醒所述光伏充电系统，并经过逻辑判断是否闭合所述继电器开关。优选地，当所述储能电池和所述太阳能光伏阵列通过光伏控制系统均接入光伏充电系统时，优先采用所述光伏控制系统对所述控制电路进行供电。本专利技术还提供了一种包含如上文所述的双路冗余供电系统的可移动车棚式光伏充电站系统，该可移动车棚式光伏充电站系统包括：光伏充电系统和光伏车棚结构体；所述光伏充电系统设有太阳能光伏阵列、光伏控制系统、支架控制系统、太阳能光伏阵列安装平台仰角检测及控制系统、公共电网接口、储能电池、电池管理系统、逆变器控制系统、交流桩控制系统、充电枪、储能汇流箱和充电机；所述光伏车棚结构体设有可伸缩式光伏车棚支撑架、可伸缩式太阳能光伏阵列安装平台支撑架和可旋转式光伏棚架。优选地，所述公共电网接口输入的交流电通过充电机转换成直流电接入储能汇流箱；所述太阳能光伏阵列通过所述光伏控制系统接入所述储能汇流箱，所述储能电池的直流电通过所述电池管理系统控制并接入所述储能汇流箱；所述逆变器控制系统的输入源可选择公共电网接口输入的交流电或逆储能汇流箱内输出的直流电，逆变后的交流电输出接入储能汇流箱中，并将该交流电输出给交流桩控制系统、太阳能光伏阵列安装平台仰角检测及控制系统及支架控制系统，所述交流桩控制系统将其接收到的交流电输出给所述充电枪。优选地，所述太阳能光伏阵列设置在太阳能光伏阵列安装平台上；所述光伏控制系统设有PWM形式的光伏控制器、控制电路及控制逻辑；所述支架控制系统作为户外控制箱，设置在光伏车棚结构体的一侧；所述太阳能光伏阵列安装平台仰角检测及控制系统，其中的仰角检测系统包含多个角度传感器，分布于太阳能光伏阵列安装平台周围，其中的仰角控制系统作为户外控制箱，固定在所述光伏车棚结构体上；所述公共电网接口设有电网接入接口和交流转直流充电机；所述储能电池为一组串并联组合的锂电蓄电池组；所述电池管理系统设有主控单元和多个从控子单元，以对所述储能电池(6)的使用监控及管理；所述逆变器控制系统设有可并网、可离网、可交流旁路输入使用的单向逆变器，以及控制电路和控制逻辑；所述交流桩控制系统设有交流充电枪、控制电路及控制逻辑。优选地，所述可伸缩式光伏车棚支撑架及可伸缩式太阳能光伏阵列安装平台支撑架共同支撑作为太阳能光伏阵列安装平台的所述可旋转式光伏棚架；通过所述支架控制系统上配置的操作界面进行手动调整使得所述可伸缩式光伏车棚支撑架及伸缩式太阳能光伏阵列安装平台支撑架升降；当所述可伸缩式光伏车棚支撑架及所述可伸缩式太阳能光伏阵列安装平台支撑架升起后，可实现在车棚下泊车充电；当所述可伸缩式光伏车棚支撑架及所述可伸缩式太阳能光伏阵列安装平台支撑架折叠后，将工业叉车插入车棚底座上预留的叉车搬运口位，可将光伏车棚结构体搬运至大卡车上。本专利技术还提供了一种基于如上文所述的可移动车棚式光伏充电站系统的充放电方法，该充电方法是采用削峰填谷模式的运行策略，该运行策略包含以下进程：当白天用电高峰时，优先使用光伏发电及储能电池供给负载，当光伏发电量有剩余，利用储能电池存储光伏发电剩余电量；当夜晚用电低谷时，通过充电机将公共电网接口接入的交流电转换成直流电供给储能电池充电。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术的车棚式光伏充电站系统具有间歇性脱离电网运行的功能，即可工作在接入电网、脱离电网的模式。(2)本专利技术采用可伸缩式光伏车棚支撑架及可伸缩式太阳能光伏阵列安装平台支撑架，可通过操作界面手动调整进行升降，以实现光伏车棚泊车及折叠吊运，实现光伏车棚结构体的可移动性。当可伸缩式光伏车棚支撑架及可伸缩式太阳能光伏阵列安装平台支撑架升起后，在光伏车棚下可停泊电动汽车，在占用地面资源的同时又提供停车位，突出此设计的建筑友好性；同时还可利用工业叉车实现光伏车棚搬运至大卡车上及从大卡车上卸下，无需另外请吊车吊运，考虑到工业叉车的普及程度及叫车方便，突出此设计的使用友好性。附图说明图1本专利技术的光伏充电系统连接关系示意图；图2本专利技术的光伏充电站系统的控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可间歇性脱离电网运行的双路冗余供电系统，其特征在于，该双路冗余供电系统设置在光伏充电系统中；所述双路冗余供电系统包含：依次连接以形成一条光伏充电回路的太阳能光伏阵列(1)、光伏控制系统(2)、继电器开关(16)、电池管理系统(7)和储能电池组(6)；所述双路冗余供电系统还设有欠压保护继电器(13)、DC‑DC降压模块(14)和控制电路(15)；其中，从所述欠压保护继电器(13)、所述DC‑DC降压模块(14)至所述控制电路(15)形成了该控制电路(15)的第一条供电回路；当脱离电网时，所述第一条供电回路可将所述光伏充电系统唤醒，以使该光伏充电系统正常运行。

【技术特征摘要】
1.一种可间歇性脱离电网运行的双路冗余供电系统，其特征在于，该双路冗余供电系统设置在光伏充电系统中；所述双路冗余供电系统包含：依次连接以形成一条光伏充电回路的太阳能光伏阵列(1)、光伏控制系统(2)、继电器开关(16)、电池管理系统(7)和储能电池组(6)；所述双路冗余供电系统还设有欠压保护继电器(13)、DC-DC降压模块(14)和控制电路(15)；其中，从所述欠压保护继电器(13)、所述DC-DC降压模块(14)至所述控制电路(15)形成了该控制电路(15)的第一条供电回路；当脱离电网时，所述第一条供电回路可将所述光伏充电系统唤醒，以使该光伏充电系统正常运行。2.如权利要求1所述的双路冗余供电系统，其特征在于，所述第一条供电回路唤醒所述光伏充电系统的方法为：当所述光伏控制系统(2)输出功率的电压值达到供给所述储能电池组(6)充电的电压阈值时，所述欠压保护继电器(13)自动闭合，将光伏控制系统(2)与所述DC-DC降压模块(14)之间的导线连接以使所述第一供电回路接通，则所述DC-DC降压模块(14)获得所述光伏控制系统(2)输出的功率，所述DC-DC降压模块(14)经直流电压变换，输出功率给所述控制电路(15)进行供电。3.如权利要求2所述的双路冗余供电系统，其特征在于，从所述储能电池组(6)、所述电池管理系统(7)、所述DC-DC降压模块(14)至所述控制电路(15)形成了该控制电路(15)的第二条供电回路。4.如权利要求3所述的双路冗余供电系统，其特征在于，当仅有所述储能电池(6)接入光伏充电系统且所述储能电池(6)电量充足，所述储能电池(6)对所述控制电路(15)进行供电；和/或，当仅有所述储能电池(6)接入光伏充电系统且所述储能电池(6)为低电量保护时，所述第一条供电回路唤醒所述光伏充电系统，并经过逻辑判断是否闭合所述继电器开关(16)。5.如权利要求3或4所述的双路冗余供电系统，其特征在于，当所述储能电池(6)和所述太阳能光伏阵列(1)通过光伏控制系统(2)均接入光伏充电系统时，优先采用所述光伏控制系统(2)对所述控制电路(15)进行供电。6.一种包含如权利要求1-5任意一项所述的双路冗余供电系统的可移动车棚式光伏充电站系统，其特征在于，包括：光伏充电系统和光伏车棚结构体；所述光伏充电系统设有太阳能光伏阵列(1)、光伏控制系统(2)、支架控制系统(3)、太阳能光伏阵列安装平台仰角检测及控制系统(4)、公共电网接口(5)、储能电池(6)、电池管理系统(7)、逆变器控制系统(8)、交流桩控制系统(9)、充电枪(10)、储能汇流箱(11)和充电机(12)；所述光伏车棚结构体设有可伸缩式光伏车棚支撑架(19)、可伸缩式太阳能光伏阵列安装平台支撑架(20)和可旋转式光伏棚架(21)。7.如权利要求6所述的可移动车棚式光伏充电站系统，其特征在于，所述公共...

【专利技术属性】
技术研发人员：许叶，陈海林，王亮，朴红艳，于雷，顾磊敏，黄玉良，罗伟林，刘辉，荣文伟，
申请(专利权)人：上海动力储能电池系统工程技术有限公司，上海国际汽车城集团有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31