[发明专利]一种多类型电动车协同供电系统

说明书

本发明属于电动汽车能源补给技术领域，尤其涉及一种多类型电动车协同供电系统。本发明供电系统包括电网及变流器、快速充电区、快速换电区、能量管理及监控系统等，还可配置光伏。其中快充区通过大功率快速充电桩为快充电动车进行短时快速补电；快换区为换电电动车提供换电服务。换电电池的充电机采用双向电力电子变换器，将换电电池用作站内储能电池，为快充负荷供电，减少电网容量需求，降低大功率快充对电网的冲击，并实现站网互动。存储充电仓对换电电池进行预热管理，保证电池装车前温度在最优区间。能量管理系统综合快充快换服务和电网辅助服务需求，进行充换电一体化控制，实现适应充换电负荷、大电网和光伏状态实时变化的能量流优化管理。

技术领域

本发明属于电动汽车能源补给技术领域，尤其涉及一种多类型电动车协同供电系统。

背景技术

随着全球经济的不断增长与能源需求的不断提高，全球能源消费总量正在逐年提升，所带来的能源短缺与环境污染问题也愈发严峻。为应对全球气候变化问题，中国提出“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，争取在2060年前实现碳中和”的目标，并表示到2030年，中国非化石能源占一次能源消费比重将达到25％左右，风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。在交通与能源领域，大力发展新能源汽车和可再生能源是实现碳达峰、碳中和目标的重要途径。然而，这也将带来电力系统高比例可再生能源消纳和电动汽车充电负荷波动的双重挑战。

我国电动汽车产业在过去十年里取得了突破性的进展，迎来高速发展时期。预计到2030年，中国电动汽车销量将达到汽车总销量的40％-50％，保有量达到8千万辆-1亿辆。随着新能源汽车的快速发展，新能源汽车补给系统的建设迫在眉睫。新能源汽车电能补给主要包括充电和换电两种模式。加强快充和快换等基础设施的建设、实现充电设施网络与新能源汽车产业协调发展是《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》重点强调内容之一，也是《节能与新能源汽车技术路线图2.0》的重要规划目标。充电模式通过快速/慢速充电桩给车辆车载电池补电，是目前相对主流的新能源汽车电能补给方式。然而，充电时间过长是制约电动汽车推广的一项重要因素，因此全球各个组织和企业都在大力推广发展电动汽车大功率直流快充技术。然而，大规模大功率快充会对电网带来巨大的冲击，威胁电网的稳定运行。换电模式在换电站储备大量换电电池，可利用全天时间对电池进行补电，车辆进站后直接更换，极大缩短了等待时间，适用于作业时间长的运营车辆，如出租车、公交车、电动重卡等。由于不同种类电动汽车的运行特性和补电需求的差异，其能源补充方式也将呈现多样化和场景化趋势，换电作为运营类车辆能量补给方式的补充将得到进一步发展，形成充换电并举的格局。

针对快换能源补给形式，目前已有一些文献对其进行研究，形成换电站控制、设计等技术方案。例如文献[1](Liu N,Chen Q,Lu X,et al.A Charging Strategy for PV-Based Battery Switch Stations Considering Service Availability and Self-Consumption of PV Energy[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics,2015,62(8):4878-4889.)针对基于光伏的换电系统，提出考虑服务质量和光伏消纳的换电电池充电策略。其换电系统包括光伏、电动汽车换电电池、并网系统和能量管理系统。然而，该系统仅具备单一换电功能，未考虑乘用车快充等多样化车辆补电需求。并且，该文献所述的换电系统与控制方法仅考虑对站内换电电池进行单向充电，未涉及换电电池向直流母线放电的双向电能变换。

发明内容

本发明的目的是提出一种多类型电动车协同供电系统及控制方法，以克服已有技术中的缺点，同时满足不同类型电动车辆的补电需求，并充分发挥换电电池站内储能的功能，缓解大功率快速充电对电网的冲击。

本发明提出的多类型电动车协同供电系统，包括：