光伏发电系统在电动公交车充换电站中的应用

郑舒文 张辉 张建军 宋勇 杨林涛

摘 要：能源短缺制约着我国的经济发展，所以我们必须对新能源的开发和利用提起重视，努力寻求无污染、清洁型的绿色能源。随着社会经济的发展，城市的交通变得更加繁荣，光伏发电的应用，为城市交通提供了一种新型的能源。本文将围绕光伏发电和其在电动公交车充换电站中的应用进行探讨。

关键词：光伏发电；电动公交车；充换电站；应用

光伏发电实现了从光能到电能的转换，在现代社会被广泛推广应用。光伏发电不仅使电力用户日益增长的用电量得到满足，同时还能带来一定的经济效益。环境问题一直是全世界所关心的问题，近年来，环境不断恶劣，我国对此越来越重视。为了减少石油燃烧给环境带来的压力，城市的电动公交车数量越来越多。将光伏发电技术应用于电动公交车充换电站中，不仅缓解了城市用电紧张的局面，对实行可持续发展的战略计划也有一定的帮助。

一、充换电站动力电池的放电系统

目前，我国很多城市对私家车实行限行政策，为了方便出行以及对环境的保护，公交车出行越来越普遍。据悉我国的公交运营车辆已超40万辆，可想而知这些车辆的耗油量之大。所以推广电动公交车，能够为我国节能减排任务承担很大的一部分，同时也需要建立更多的电动公交车充换电站。

电动公交车的充换电站充电方式并不是单一的，首先它能利用光伏发电系统，其次还可以变换交流电，用直流电来充电，这两种充电方式相互结合。特殊情况，如果有需要，还可以通过并网系统，把充换电站的电池中的电供给给电网。

并网发电是光伏发电的一种类型，主要是将直流电通过转换器转换成所需要的电能为充换电站进行服务。阴雨天气时，不能利用光伏来发电，所以在不能满足用电量的情况下，就可以使用并网发电，它不用安装蓄电池，直接把电能数据设置成蓄电池储能释放，對太阳能的利用率更高，减少了相关物质的损耗。

光伏发电系统的输出电压和充换电站的充电电压不一样，前者的电压比较高，此时需要通过DC/DC系统，降低电压后，再给动力电池充电。为了延长动力电池的使用时间，对其进行了分箱充电。在动力电池分箱充电的设计中，为了方便操作，使交流输出电压与光伏发电输出电压相同，共同使用一条直流线。

二、光伏发电技术

光伏发电是通过太阳能电池来将光能转换成电能的。太阳能电池的填充物是半导体材料，光伏发电就是利用这些半导体来产生光伏效应的。在能量的转换过程中，不会向其他消耗能源那样，光伏发电的过程不使用任何的消耗品，不会对环境造成污染，值得被推广应用到更多领域。从物理角度来讲，光伏发电的过程如下所述：太阳能电池中的半导体中有大量原子存在，当太阳光照射在太阳能电池上时，原子中的价电子就会运动起来，并与太阳光子进行猛烈的撞击，从而产生大量的能量，这样一来，半导体中的电子就会处于不平衡的状态，促使光伏发电系统运作起来。

太阳能电池对太阳辐射的吸收很强，这种优势主要是由组成电池的非晶薄膜组合决定的。较普通的单晶硅而言，太阳能电池对太阳辐射的吸收要强40倍左右。

绝大多数的光伏发电装置都安在房顶，所以为了避免雷电对其完成损坏，还要安装汇流箱。因为在对电动公交车充换电的时候要与监控系统进行通信，所以还要在汇流箱内安装通信设备。

虽然电动公交车的充电方式有两种，但是占主导地位的仍然是光伏发电系统，而交流充电系统只起到辅助充电的作用。只有当光伏发电系统不能为动力电池提供电能量的时候，才用交流电进行充电，并且要保持原有的最大功率。

三、监控系统

一个完整的光伏发电系统必须要有监控系统。监控系统主要有一下几个功能：

对所处的环境进行监测，主要包含太阳光照的强度，自然风的风速和风向，室内外的温度以及电池板的温度等，对这些进行实时的检测。

对运行数据进行监测，主要包括发电的功率和多少，太阳能电池的输出电流、电压，光伏发电系统输出的电流、电压等。

对实时故障进行监测，主要针对光伏发电系统的运行状态，一旦发生故障，监控系统就会发出警报，并及时地记录故障发生的时间、原因，甚至能够逼停光伏发电系统，防止故障扩大，保障安全生产。

监控系统还能够显示数据并且具有存储功能。将对环境的监测、运行数据的监测以及实时故障等显示出来并且存储在存储器中，主要是对相关数据和发生的故障进行有效分析。由于监控系统内部装有高性能的服务器，所以它能够进行24小时不间断的工作。

对二氧化碳排放量进行计算的功能，利用光能进行发电不会向环境中排放任何污染物，通过对相同电量，火电厂排放二氧化碳的量进行计算，可以很好地体现出光伏发电系统的环保效应。

四、结语

面对能源紧张，环境恶化的局面，对无污染、清洁型能源的利用尤为重要。太阳能是大自然赐予人类的宝贵资源，将光伏发电系统应用于电动公交车充换电站中，并与交流充电系统以及并网放电系统进行很好的结合，这不仅仅是对新能源的有效利用，同时还能对区域电网进行相应的调控，提高电网供电质量和稳定性，实现了绿色能源在电动汽车充换电和智能网络中的应用。有效的利用光伏发电系统，不仅创造了很好的环境效益，同时还有利于公交行业实现长久持续的发展，提高其经济效益。

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作者简介：郑舒文（1990-），男，河南驻马店人，工程硕士，国网河南省电力公司驻马店供电公司工程师，主要从事配电，营销工作；张辉（1978-），男，河南驻马店人，本科，国网河南省电力公司驻马店供电公司助理工程师，主要从事配电，营销工作。