论文总字数：27508字

摘 要

随着汽车产业发展，石油消耗日益增加，全球能源和环境的问题日益严峻，寻求新型能源的发展迫在眉睫。全球各国政府和汽车企业意识到节能减排是未来汽车发展的主流方向，研究电动汽车并大力发展意义重大。我国电动汽车起步较发达国家较晚，但是发展较快，在许多技术领域已经取得突破性进展，接近实用化阶段。但由于电池的原因，电动汽车产业迟迟不能工业化和商业化，因此需要建设大量的充电基础设施。目前国内外已经建设了很多电动汽车充电站给电动汽车提供充电服务。

但是当大量的充电站给电动汽车供电时会对配电网的负荷造成一定的压力，而电力系统要求始终处于动态的平衡中，因此可以利用新能源，比如光伏发电结合储能技术来建设光储一体化电动汽车充电站，可以大大提高节能减排效率，也可以提高电网对用户的供电可靠性。因此，本文以光储一体化电动汽车充电站为研究对象，以充电站安全可持续运行为目标，对充电站内部的拓扑以及各个关键设备的安全特性进行研究和规划，着重分析充电站各关键设备之间的拓扑连接，再单独分析各个关键设备的安全特性，选取关键状态量指标，构建状态评价体系。评估温度光照等对设备的影响，从整体和部分双重保证新能源充电站的安全性，以层次分析法为基础，结合模糊综合评价法，建立充电站综合评价体系，以系统安全性为基准衡量评价光储一体化电动汽车充电站。

本文主要有两个创新点，首先是基于安全性的角度对光储一体化电动汽车充电站进行规划，而之前的规划都是基于经济性交通性等角度对充电站进行选址和定容。第二个是针对充电站的整体拓扑结构和内部元件性能设定了一套可以反映安全性能的三级评价体系，再结合模糊综合评价法可以对电站进行综合的评价分析。

关键词：新能源，充电站，层次分析法，模糊综合评价法

Abstract

With the development of the automobile industry and the increasing consumption of petroleum, the problems of global energy and the environment are becoming increasingly severe. The search for new energy sources is imminent.Global governments and automobile companies worldwide are aware that energy conservation and emission reduction are the mainstream of future automobile development. It is of great significance to study and develop electric vehicles. China's electric vehicles started later than developed countries, but they have developed rapidly. They have made breakthroughs in many technology fields and are nearing the stage of practical application. However, because of the battery, the electric car industry has not been industrialized and commercialized. Therefore, it is necessary to build a large amount of charging infrastructure. At present, many electric vehicle charging stations have been built at home and abroad to provide charging services for electric vehicles.

However, when a large number of charging stations supply electric vehicles with power, they will cause a certain load on the distribution network, and the power system requirements are always in a dynamic balance. Therefore, new energy sources, such as photo-voltaic power generation combined with energy storage technology, can be used to build light. Storage and integration of electric vehicle charging stations can greatly increase the efficiency of energy conservation and emission reduction, and can also improve the power supply reliability of the grid to users. Therefore, in this paper, taking the optical storage integrated electric vehicle charging station as the research object, taking the safety and sustainable operation of the charging station as the goal, the internal topology of the charging station and the safety features of each key equipment are studied and planned. The key points of the charging station are analyzed. Topological connection between devices, and then separately analyze the safety features of each key equipment, select key status indicators, build a state assessment system. Assessing the influence of temperature and illumination on equipment, and ensuring the safety of new energy charging stations both in whole and in part. Based on the AHP method,a comprehensive evaluation system for charging stations was established to measure the safety of the system. Evaluate the new photo-voltaic storage electric vehicle charging station.

KEY WORDS: Charging station,AHP method, Fuzzy comprehensive evaluation method

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1选题背景及其意义 1

1.2国内外现状及文献综述 1

1.3本文主要工作 2

第二章 光储一体化电动汽车充电站的拓扑设计 3

2.1光伏系统和储能系统接入配电网的方式 3

2.1.1光伏系统接入配电网 3

2.1.2储能系统接入配电网 4

2.2配电网交直流母线拓扑连接 5

2.2.1交流母线 5

2.2.2直流母线 6

2.2.3综合拓扑 6

第三章 关键设备的安全特性 7

3.1光伏电源安全特性 7

3.2储能系统分类及安全特性 8

3.3充电桩安全特性 9

第四章 光储一体化充电站规划方案综合评价指标体系构建 11

4.1 综合评价指标体系的构建原则 11

4.2光储一体化充电站规划方案综合评价指标体系分析 12

4.2.1充电能力评价指标 12

4.2.2充电安全性评价指标 13

4.2.3充电可靠性评价指标 16

4.2.4拓扑结构水平 17

4.2.5设备技术水平 19

4.3本章小结 20

第五章 光储一体化电动汽车充电站规划方案综合评价 21

5.1综合评价法分析 21

5.1.1层次分析法 21

5.1.2模糊综合评价法 23

5.1.3综合评价总得分 23

5.2光储一体化电动汽车充电站规划方案综合评价案例分析 24

5.2.1充电站规划方案实例 24

5.2.2案例综合评价 25

5.3 本章小结 31

第六章 总结与展望 32

6.1总结 32

6.2展望 32

致谢 33

参考文献 34

第一章 绪论

1.1选题背景及其意义

随着石油等资源的日渐枯竭以及环境的日益恶化，人们对新能源的需求日益提升。因此电动汽车由于其低能耗、轻污染的优势成为了各大型汽车制造公司的新宠，预计到2020年电动汽车的市场占有率将达到四分之一。从2001年起，全球电动汽车市场开始高速发展， 最近几年全球新能源汽车销量速度降缓，但是中国新能源汽车市场稳步增长，有爆发之势，可见全球新能源汽车市场正在逐步向中国转移。同时，利用新能源对电动汽车充电并对充电过程进行有效的控制也可以解决可再生能源的间歇性与随机性问题，从而减少损失，降低成本。电动汽车、储能电池、以及新能源等技术都有了蓬勃的发展，全国也已经设立了很多光储一体化电动汽车充电站点为电动汽车的发展提供后备力量。但是目前电动汽车充电站仍然存在很多问题。首先，由于充电站充电时间较长，经济性和便利性比较低。其次，由于电动汽车制造商众多，品种繁多，充电需求也不同，给充电站的统一规划也带来很多问题。另外，由于各国发展电动汽车的时间差异和地域特性，各国技术标准不一致，更增加了电动汽车全球化的难度。最大的问题在于电动汽车的接入会对电网的负荷造成影响^[1]，主要从电网电压稳定性、电能质量以及电能损耗[2]等方面对电网的安全性造成冲击。因此，对新能源电动汽车充电站进行规划并对其从安全性可靠性方面进行评价有着长足的发展意义。

1.2国内外现状及文献综述

目前国内外对新能源电动汽车充电站的规划主要是从选址和定容两个方面展开。文献[3]基于粗糙集算法，建立二级多指标综合评价体系，结合遗传算法从环境、技术、经济、管理、安全、可持续六个方面对充电站的选址进行规划评价，有效的减少了冗余指标，但是对方案的叙述不够详尽，评价偏重于经济效益，忽视了充电站本身的技术能效和安全可靠性。文献[4]中根据电动汽车充电站的性能建立了充电站综合能效模糊评价模型，但是对于指标的设立过多的考虑了人文因素导致评价的主观性过强。文献[5]运用ArcGis软件，结合中心地理论，对各级电动汽车充电以规划成本最小为目标，通过空间分析，遵循供需平衡的原则对南京河西新城电动汽车充电站进行了选址和定容。但是这些选址和定容的研究大多基于经济性和交通便利性，而忽略了充电站本身的特质，没有将新能源发电与充电站结合考虑。文献[6]主要研究了充放储一体化电动汽车充电站对电网的影响，并对电站进行建模，研究变流装置控制策略的研究并方仿真对电网的作用。文献[7]设计了一种多功能变流装置拓扑，分析设计了其在充电、换电、半放电和全放电四种不运行状态下的工作情况并进行仿真，使其能够更好地控制充电站的能量流动。文献[8]以总投资成本最小为目标，采用分段线性化处理，并以24节点系统为例仿真来规划设计，但是忽略了系统的安全性。文献[9]采用一种模块化的结构的直流充电系统，并进行仿真，应用于上海漕溪电动汽车电站。但是没有交流充电，结构较为单一。文献[10]详细的分析了充电站的几种典型拓扑并从电能质量、新能源并网等多方面进行比较评估。综上，目前的大多数文献是基于经济性对充电站进行规划，没有考虑到充电站的安全性以及新能源的接入。

1.3本文主要工作

本文深入地研究了光储一体化电动汽车充电站的规划的各种拓扑结构，分析各拓扑的优缺点并设计一种较为全面的拓扑结构。分析了各个基础设施的安全特性，将整体和部分结合，建立了一套完整的规划方案综合评价体系，主要基于安全性对充电站的规划进行评价。本文各章节简介如下：

第一章主要介绍了研究基于安全性的电动汽车新能源充电站规划的意义，并分析了目前国内外的研究现状和存在的问题，提出了基于安全性的研究对规划方案的必要性，并对全文做出了简要介绍。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：27508字