福田枢纽电动公交客车充电站设计方案

'福田枢纽电动公交客车充电站设计方案一设计内容本次设计的内容包括：停车区和综合楼、变配电系统、充电系统、充电监控系统、安防监控系统、光伏发电系统、大屏幕系统和车辆信息平台等几个部分。整个充电站的规模暂时按83个停车位进行设计，主要分五个区进行摆放。二综合楼的设计综合楼暂定于3#和4#停车区，二层建筑，一层仍为停车区，二楼集监控室、快速充电机室、休息室为一体，安装的设备包括：快速充电柜、充电机监控、安防监控、大屏幕、车辆信息平台以及光伏发电设备等。同时，按照消防的要求配置灭火器、消防栓和消防应急电源。二配电系统的设计2.1概述在原垃圾房一侧的绿地上建设一个配电房。变压器按2台1250kVA变压器进行设计，10kV接入点位置待定，变压器采用节能环保的蒸发冷却变压器。配电系统包括高压开关柜、变压器、低压开关柜、无功补偿装置和微机测控装置、配电监控等几个部分。2.2配电容量计算充电站的规模为：12kW的普通充电机66台，安装于1#、2#、3#和5#停车区；60kW的快速充电机16台，240kW的快速充电机1台，安装于4# 停车区。单台充电机的输入容量为：S?Pηcos?（公式1）式中：P—单台充电机的输出功率；S—单台充电机的输入容量；cos?—充电机的功率因数,取0.95；—充电机的效率,取0.92；由上式计算可得各种不同容量的充电机最大输入容量为：240kW快速充电机：S=240000/0.95/0.92=270.60kVA；60kW快速充电机：S=60000/0.95/0.92=68.65kVA；12kW慢速充电机：S=12000/0.95/0.92=13.73kVA；240kW快速充电机的同时系数为1，其余充电机取0.8的同时系数，则充电设备所需的配电总容量为：270.60+0.8*（68.65*16+13.73*66）=1874.26kVA考虑50kVA的站内负荷和1.3的冗余系数，则总配电容量为2501.54kVA，选用两台1250kVA的变压器。由于所有充电机均采用了有源功率因数校正技术，交流输入功率因数大于0.99，电流谐波THD小于5%，故无功补偿装置按变压器容量的15%选取，即选用两台16kVar*12的自动无功补偿装置。2.3配电开关选择1、240kW快速充电机配置1台400A配电开关；2、每2台60kW的快速充电机配置1台250A配电开关，共配置8台160A空气开关； 3、按照每9台12kW的普通充电机配置1台160A配电开关，共需配置8台160A空气开关；4、大屏幕配置1台63A的空气开关；5、站内其它负荷配置1台63A的空气开关；6、每段母线配置1台63A的光伏发电用配电开关；7、动力配电箱和照明配电箱，共配置6台63A空气开关；8、每种型号的空开需考虑至少备用一只。则共需设计160A空气开关24只，63A空气开关12只。2.4PWM整流柜12kW的普通充电机采用集中PWM整流的方式，故配电房内需安装PWM整流柜，按照每9台普通充电机配置1台PWM整流器，则共需配置8台120kW的PWM整流器，每2台安装在1面2200*800*800的PWM整流柜内，则共需4面PWM整流柜。2.5配电房电缆统计1、10kV配电1回，配电房输入电源；2、240kW快速充电机交流电缆三相五线制400A1根，低压配电—240kW快速充电机；3、60kW快速充电机三相五线制250A9根，低压配电—60kW快速充电机；4、12kW普通充电机，直流，三线，250A8根，PWM整流器—普通充电机；5、PWM整流器交流电缆，三相五线制，250A，8根，低压配电—PWM整流器； 6、至大屏幕电缆，63A，1根，低压配电—大屏幕；7、配电箱电缆，63A，4根，低压配电—配电箱；8、光伏发电并网电缆，63A，2根，低压配电—光伏发电系统；三充电系统设计充电站的规模为：12kW的普通充电机66台，安装于1#、2#、3#和5#停车区；60kW的快速充电机16台，安装于4#停车区，240kW的快速充电机1台，安装于4#停车区。其中，每台60kW的快速充电机由一面充电柜和一面电动汽车充电机终端组成；每台240kW的快速充电机由三面充电柜和一面电动汽车充电机终端组成；每台12kW的普通充电机由一面一体化充电机组成。所有充电柜都统一安装在2楼，而充电机终端和一体化充电机安装在相应停车位的尾部。存在问题：电缆的长度和600A电缆的插头问题。四监控系统设计4.1充电机监控每台电动汽车充电机与充电机监控系统之间通过网络接口相连，所以每个停车区均需配置一个24端口的交换机，由交换机将所有充电机的信息连接到监控计算机。4.2安防监控 充电站安防监控系统主要包括视频监控以及烟雾监视系统、辅助灯光系统。视频监控包括摄像机、视频服务器和视频监控计算机组成，实现辖区内重要场所和重要设备区的实时图像监视。视音频图像设备及信号格式采用PAL视频制式，中文菜单，视频编解码标准采用MPEG4进行视频压缩，并以通用的图像存储格式进行图像记录和存储，便于各种设备接口和图像信息利用。视频监控可与充电站内GPS对时并具有循环录像存储功能。视频监控系统监视范围如下：（1）监视充放电站区域内场景情况；在每个停车区的两端和中部各布置1个室外高速球机，监视场地和充电设备；（2）监视充放电站出入口汽车的进出情况；在充电站的出入口各布置1个室外高速球机，监视出入口情况；（3）监视充电站内主要室内场景情况；在充电机室、太阳能蓄电池室、光伏发电设备室各配置2个室内中速球机，监视设备运行情况；在展厅、配电系统主控制室、消防及安防监控室、中央监控及调度室、休息室、2楼过道两端各布置1个室内高清半球形摄像机，监视室内场景和工作状态。（4）监视高低压配电室内主要室内场景情况；在高、低压配电室各配置1个中速球机，监视室内场景和设备状态。烟雾监视系统的配置原则为，室内每12平方米配置一个烟雾报警器。在夜间照度不够的地方配置辅助灯光，原则上尽量利用已有的照明系统。五光伏发电系统设计详见光伏发电系统设计方案。 六大屏幕系统设计详见大屏幕拼接显示墙系统设计方案。七信息平台设计*—其中，可根据需要配置一定比例的同容量600V充电机。大屏幕拼接显示墙系统设计方案1.1、1.系统设计思路整个系统设计主要考虑了先进实用、安全可靠、美观大方、可扩展、结构开放和维护简单等几个方面。1）先进实用性本方案采用最新的DLP（数字光处理）显示技术，投影单元具有数字色彩调整技术、系统软件控制等先进技术。2）系统的安全可靠性整个系统（投影设备，控制设备）是专门为监控中心长时间连续工作而设计的，完全满足持续运行的要求。3）系统美观大方整个大屏显示系统可以清晰、逼真、明亮地显示各种信息内容；所有的设计完全从人体工程学的角度着手，使得用户获取相应信息的同时享受到良好的视觉效果，同时整个监控室布局合理。4）系统的可扩展性 采用模块结构，确保系统的可扩展性和兼容性，系统采用一体化投影箱体，扩容方便。扩容时仅需增加投影单元个数和图形卡数量，在软件上进行重新设置即可。5）系统开放性系统的通讯协议向用户开放，使用户系统能更好的与本系统融合。系统具有二次开发接口，满足用户维护软件、开发新的应用软件的需求。利用此接口，大屏幕控制系统可向用户综合管理系统开放，完成用户指定的特殊功能需求。6）维护方便性当需要增加新的应用系统时，只需将相应的应用系统连入网络即可完成新系统在大屏幕上的显示。每个投影单元均采用模块化设计，可方便的进行维护。1.2、2.系统组成本方案将提供的大屏幕显示系统主要由以下几部分组成：1)2)60”2×3DLP?显示单元拼接墙体多屏处理器系统3)4)显示墙应用管理系统（VWAS）软件等大屏幕控制PC图1DLP大屏幕显示系统结构图本方案提供的大屏幕显示系统拼接墙由6套60”DLP一体化显示单元。以2（行）×3（列）的方式拼接而成。规格如下：单屏面积：1220mm(宽)×915mm(高)≈1.12m2整屏面积：1220mm(宽)×3×915mm(高)×2=3660mm(宽)× 1830mm(高)≈6.70m2箱体厚度：750mm墙体外观示意图如下：图2大屏幕显示墙体外观示意图1.3、3．主要设备技术指标1.3.1、3.1．显示单元图1显示单元外观示意图1.3.2、3.2多屏处理器系统1.3.3、3.3．大屏幕管理控制系统控制软件大屏幕控制管理系统（VWAS）是大屏幕显示系统专用管理系统。通过VWAS管理软件，可以实现对大屏幕显示系统的硬件、信号、显示等进行方便、多点的管理和控制。VWAS基于Windows2000/XP操作系统及网络Server/Client架构，支持TCP/IP网络协议、串口控制协议。VWAS完全以大屏幕显示系统的系统结构为基础进行开发，对大屏幕各组件如显示单元、多屏处理器系统等设备进行最方便、实时的控制。VWAS完全采用中文控制界面，支持菜单管理，优化操作过程，通过单一界面即可实现所有的管理控制功能。VWAS提供完善的多用户管理，配合多点控制功能，用户可以在局域网内任意控制电脑上实现分区域、多级别的管理。光伏发电、储能及电动汽车充电系统一、系统组成 光伏发电、储能及电动汽车充电系统主要组成如下：（1）光伏电池系统；（2）汇流箱（3）直流防雷配电柜；（4）光伏出口直流变换器；（5）双向直流变换器（6）储能蓄电池组；（7）可逆PWM整流器；（8）电动汽车充电机；二、总体设计方案2.1方案简介光伏电池阵列经汇流箱和直流防雷配电柜后，经直流变换器接入直流系统母线。储能蓄电池组直接挂接到直流系统母线，直流系统母线通过电动汽车充电机（直流变换器）为电动汽车充电，同时，电网与直流系统之间设置PWM整流器，实现电网与直流系统之间的能量交换。光伏发电、储能和电动汽车充电系统的示意图如下：储能电池组图1储能和电动汽车充电系统示意图2.2系统内部的能量流光伏阵列产生的直流电压，分别经直流配电和直流变换器后，给通过充电机给电动汽车充电。光伏阵列通过控制器调节直流变换器的输出来保证太阳能极板工作于最大功率点，实现MPPT。 其中，PWM整流器可双向工作，用于控制整个系统能量的平衡，具体工作原理如下：MPPT控制器控制直流变换器的输出功率以保证太阳能极板工作于最大功率点，并将光伏阵列产生的电压限制在储能电池组允许的范围内；充电机也采用直流变换器的方式，将直流母线电压转换为电动车所需的电压/电流。光伏产生的能量优先用于电动汽车充电，如果能量仍有剩余，则通过向储能电池组充电将能量储存。其中，储能电池组的最大充电电流不能超过0.1C，如果超过该值，则通过PWM整流器反向将能量送入内部电网，来保证储能电池的最大充电电流为0.1C。如光伏阵列所提供的能量不能满足电动汽车充电的要求，则优先使用储能电池组储存的能量为充电机供电，当储能电池组的电压降低到电压下限时，则投入PWM整流器，补足电动汽车充电所需的能量。上述监控过程都是由监控器控制自动实现的。2.3直流变换器直流输入电压：直流输出电压：直流输出电流：稳压精度：400V—600V400V—550V，可调20A×n，n为模块数量，本系统可以选择5台≤±0.5%稳流精度：≤±0.5%纹波系数：≤0.5%并机均流不平衡度：≤±3%效率：≥94%(满载)太阳能最大功率点跟踪范围：400V—600V通讯接口：RS4852.4储能蓄电池组 储能蓄电池组的容量，根据后备时间要求而不同，如采用阀控密封铅酸蓄电池组，建议选用2V单体电池230只，按放电终止电压为1.8V计算，浮充电压按照2.25V计算，直流系统母线的最低电压为414V，最高充电电压为450V。储能蓄电池组的最大充电电流限值为0.1C。2.5电动汽车充电机直流输入电压：直流输出电压：直流输出电流：稳压精度：稳流精度：纹波系数：并机均流不平衡度：效率：通讯接口：400V—600V260V—400V，可调30A×n，n为模块数量，本系统可以选择2台≤±0.5%≤±0.5%≤0.5%≤±3%≥94%(满载)RS485由于2台光伏阵列的最大输出功率为60kW，而每台充电机的最大输出功率为24kW，故可配置2台电动汽车充电机。2.6PWM整流器整流方式：隔离方式：交流输入电压：直流输出电压：直流输出电流：稳压精度：稳流精度：纹波系数：通讯接口：工频变压器380V±15%400V—600V，可调150A≤±0.5%≤±0.5%、≤0.5%RS485逆变方式方式：隔离方式：直流输入电压：工频变压器400V—600V，可调最大输入电流：允许交流电压范围：允许交流频率范围：直流输出电流：最大效率：冷却方式：通讯接口： 150A380V±15%50Hz±5%150A95%风冷RS485针对总体设计“方案一”中逆变器和光伏组件的选择，建议配置我公司型号为PVS-8M防雷汇流箱9台，其有8路直流输入，汇流箱的每路均有电流检测。5如下图所示：该汇流箱的接线方式为8进1出，即把相同规格的8路电池串列输入经汇流后输出1路直流。该汇流箱具有以下特点：1)防护等级IP65，防水、防灰、防锈、防晒，能够满足室外安装使用要求；2)可同时接入8路电池串列，每路电池串列的允许最大电流10A；3)宽直流电压输入范围，最大接入开路电压可达1000V；4)每路电池串列的正负极都配有光伏专用高压直流熔丝进行保护；5)汇流箱配有8路电流监控装置，对每1路电池串列进行电流监控，通过RS485通讯接口上传到上位机监控装置；6)直流输出母线的正极对地、负极对地、正负极之间配有光伏专用防雷器，防雷器选用国际知名品牌；7)直流输出母线端配有可分断的直流断路器，断路器选用国际品牌ABB。 8)汇流箱的电气原理框图如下图所示：光伏阵列汇流箱通过电缆接入到直流防雷配电柜，按照1个300KW并网发电单元进行设计，需要配置1台直流防雷配电柜PMD-D300K（300KW），主要是将汇流箱输出的直流电缆接入后，经直流断路器和防反二极管汇流、防雷，再分别接入3台SG100K3（100KW）并网逆变器，方便操作和维护。电气原理框图如下图所示：系统的电池组件可选用国产某功率为210Wp的多晶硅太阳电池组件，其工作电压约为29.6V，开路电压约为36.5V。根据SG50K3并网逆变器的MPPT工作电压范围（450V～820V），每个电池串列按照20块电池组件串联进行设计，300KW的并网单元需配置72个电池串列，共1440块电池组件,其功率为302.4KWp。为了减少光伏电池组件到逆变器之间的连接线，以及方便维护操作，建议直流侧采用分段连接，逐级汇流的方式连接，即通过光伏阵列防雷汇流箱（简称“汇流箱”）和配电柜将光伏阵列进行汇流。并网发电系统配置1台直流防雷配电柜，该配电柜包含了直流防雷配电单元。其中：直流防雷配电单元是将汇流箱进行配电汇流，分别接入6台SG50K3 逆变器；经三相计量表后接入电网。另外，系统应配置1套监控装置，可采用RS485或Ethernet（以太网）的通讯方式，实时监测并网发电系统的运行参数和工作状态。'