鄭舒文 張輝 張建軍 宋勇 楊林濤

摘 要：能源短缺制約著我國的經(jīng)濟發(fā)展，所以我們必須對新能源的開發(fā)和利用提起重視，努力尋求無污染、清潔型的綠色能源。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市的交通變得更加繁榮，光伏發(fā)電的應用，為城市交通提供了一種新型的能源。本文將圍繞光伏發(fā)電和其在電動公交車充換電站中的應用進行探討。

關鍵詞：光伏發(fā)電；電動公交車；充換電站；應用

光伏發(fā)電實現(xiàn)了從光能到電能的轉(zhuǎn)換，在現(xiàn)代社會被廣泛推廣應用。光伏發(fā)電不僅使電力用戶日益增長的用電量得到滿足，同時還能帶來一定的經(jīng)濟效益。環(huán)境問題一直是全世界所關心的問題，近年來，環(huán)境不斷惡劣，我國對此越來越重視。為了減少石油燃燒給環(huán)境帶來的壓力，城市的電動公交車數(shù)量越來越多。將光伏發(fā)電技術(shù)應用于電動公交車充換電站中，不僅緩解了城市用電緊張的局面，對實行可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略計劃也有一定的幫助。

一、充換電站動力電池的放電系統(tǒng)

目前，我國很多城市對私家車實行限行政策，為了方便出行以及對環(huán)境的保護，公交車出行越來越普遍。據(jù)悉我國的公交運營車輛已超40萬輛，可想而知這些車輛的耗油量之大。所以推廣電動公交車，能夠為我國節(jié)能減排任務承擔很大的一部分，同時也需要建立更多的電動公交車充換電站。

電動公交車的充換電站充電方式并不是單一的，首先它能利用光伏發(fā)電系統(tǒng)，其次還可以變換交流電，用直流電來充電，這兩種充電方式相互結(jié)合。特殊情況，如果有需要，還可以通過并網(wǎng)系統(tǒng)，把充換電站的電池中的電供給給電網(wǎng)。

并網(wǎng)發(fā)電是光伏發(fā)電的一種類型，主要是將直流電通過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成所需要的電能為充換電站進行服務。陰雨天氣時，不能利用光伏來發(fā)電，所以在不能滿足用電量的情況下，就可以使用并網(wǎng)發(fā)電，它不用安裝蓄電池，直接把電能數(shù)據(jù)設置成蓄電池儲能釋放，對太陽能的利用率更高，減少了相關物質(zhì)的損耗。

光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出電壓和充換電站的充電電壓不一樣，前者的電壓比較高，此時需要通過DC/DC系統(tǒng)，降低電壓后，再給動力電池充電。為了延長動力電池的使用時間，對其進行了分箱充電。在動力電池分箱充電的設計中，為了方便操作，使交流輸出電壓與光伏發(fā)電輸出電壓相同，共同使用一條直流線。

二、光伏發(fā)電技術(shù)

光伏發(fā)電是通過太陽能電池來將光能轉(zhuǎn)換成電能的。太陽能電池的填充物是半導體材料，光伏發(fā)電就是利用這些半導體來產(chǎn)生光伏效應的。在能量的轉(zhuǎn)換過程中，不會向其他消耗能源那樣，光伏發(fā)電的過程不使用任何的消耗品，不會對環(huán)境造成污染，值得被推廣應用到更多領域。從物理角度來講，光伏發(fā)電的過程如下所述：太陽能電池中的半導體中有大量原子存在，當太陽光照射在太陽能電池上時，原子中的價電子就會運動起來，并與太陽光子進行猛烈的撞擊，從而產(chǎn)生大量的能量，這樣一來，半導體中的電子就會處于不平衡的狀態(tài)，促使光伏發(fā)電系統(tǒng)運作起來。

太陽能電池對太陽輻射的吸收很強，這種優(yōu)勢主要是由組成電池的非晶薄膜組合決定的。較普通的單晶硅而言，太陽能電池對太陽輻射的吸收要強40倍左右。

絕大多數(shù)的光伏發(fā)電裝置都安在房頂，所以為了避免雷電對其完成損壞，還要安裝匯流箱。因為在對電動公交車充換電的時候要與監(jiān)控系統(tǒng)進行通信，所以還要在匯流箱內(nèi)安裝通信設備。

雖然電動公交車的充電方式有兩種，但是占主導地位的仍然是光伏發(fā)電系統(tǒng)，而交流充電系統(tǒng)只起到輔助充電的作用。只有當光伏發(fā)電系統(tǒng)不能為動力電池提供電能量的時候，才用交流電進行充電，并且要保持原有的最大功率。

三、監(jiān)控系統(tǒng)

一個完整的光伏發(fā)電系統(tǒng)必須要有監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)主要有一下幾個功能：

對所處的環(huán)境進行監(jiān)測，主要包含太陽光照的強度，自然風的風速和風向，室內(nèi)外的溫度以及電池板的溫度等，對這些進行實時的檢測。

對運行數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，主要包括發(fā)電的功率和多少，太陽能電池的輸出電流、電壓，光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的電流、電壓等。

對實時故障進行監(jiān)測，主要針對光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行狀態(tài)，一旦發(fā)生故障，監(jiān)控系統(tǒng)就會發(fā)出警報，并及時地記錄故障發(fā)生的時間、原因，甚至能夠逼停光伏發(fā)電系統(tǒng)，防止故障擴大，保障安全生產(chǎn)。

監(jiān)控系統(tǒng)還能夠顯示數(shù)據(jù)并且具有存儲功能。將對環(huán)境的監(jiān)測、運行數(shù)據(jù)的監(jiān)測以及實時故障等顯示出來并且存儲在存儲器中，主要是對相關數(shù)據(jù)和發(fā)生的故障進行有效分析。由于監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部裝有高性能的服務器，所以它能夠進行24小時不間斷的工作。

對二氧化碳排放量進行計算的功能，利用光能進行發(fā)電不會向環(huán)境中排放任何污染物，通過對相同電量，火電廠排放二氧化碳的量進行計算，可以很好地體現(xiàn)出光伏發(fā)電系統(tǒng)的環(huán)保效應。

四、結(jié)語

面對能源緊張，環(huán)境惡化的局面，對無污染、清潔型能源的利用尤為重要。太陽能是大自然賜予人類的寶貴資源，將光伏發(fā)電系統(tǒng)應用于電動公交車充換電站中，并與交流充電系統(tǒng)以及并網(wǎng)放電系統(tǒng)進行很好的結(jié)合，這不僅僅是對新能源的有效利用，同時還能對區(qū)域電網(wǎng)進行相應的調(diào)控，提高電網(wǎng)供電質(zhì)量和穩(wěn)定性，實現(xiàn)了綠色能源在電動汽車充換電和智能網(wǎng)絡中的應用。有效的利用光伏發(fā)電系統(tǒng)，不僅創(chuàng)造了很好的環(huán)境效益，同時還有利于公交行業(yè)實現(xiàn)長久持續(xù)的發(fā)展，提高其經(jīng)濟效益。

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作者簡介：鄭舒文（1990-），男，河南駐馬店人，工程碩士，國網(wǎng)河南省電力公司駐馬店供電公司工程師，主要從事配電，營銷工作；張輝（1978-），男，河南駐馬店人，本科，國網(wǎng)河南省電力公司駐馬店供電公司助理工程師，主要從事配電，營銷工作。