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1、电动乘用车应急电源应用研究报告目 录1.研究背景 .21.1 国外研究水平综述 .21.2 国内研究水平综述 .32.应急电源的应用需求分析 .32.1 应急电源的分类 .42.2 应急电源的基本工作原理 .62.3 应急电源的供电场合 .72.4 供电场合的用电负载分类 .82.5 应急电源的参数要求 .92.6 应急电源的容量计算 .112.7 EPS 应急电源与同类产品的比较 .122.8 电动乘用车作为应急电源的可行性分析 .142.9 电动乘用车作为应急电源的方案探讨 .153.应急电源优化取电 .163.1 应急电源供电原则 .163.2 应急电源的供电方式 .163.3 立体停车
2、库系统构架 .173.4 应急电源优化取电典型设计方案 .171.研究背景随着社会发展，应急电源目前被广泛应用于建筑电气领域和特殊应急供电场合。随着社会发展，越是信息化、现代化，就越依赖于电力。突然的断电必然会给人们正常的生活秩序和学习带来影响，尤其是对于生产、生活中特别重要的负荷，一旦中断供电，将会造成重大的经济损失。然而，电力故障具有突发性，不以人们的意志为转移，即使电网设施再先进，意外的断电也在所难免。目前，城市供电系统的安全对策一般是采用并网供电，为城市电力提供可靠的电源保护。但从企业及工业、民用建筑使用情况来看，仅仅靠公用电网还远远不够，必须具备应急供电系统，其重要性是在事故发生的情
3、况下确保提供所需的应急电力，以有效降低因为断电而造成的损失，消除在紧急情况和用电高峰时发生停电等带来的不安，为人们生产和生活安全提供保障，因此电动乘用车可作为应急电源进行应用备受关注。从电动乘用车与城市之间的关系来看，保证大型建筑物周围拥有立体停车库，立体停车库内拥有若干辆电动乘用车。以立体停车库为单位，使之与大厦电力系统连接，如果建立起这样的机制，便可使电动乘用车作为每个区域的应急电源发挥作用。即使在平时，也可在盛夏等电力需求高峰时期用做大厦的备用电源，以此来削减峰值电力。1.1 国外研究水平综述近年来随着世界各地的电动汽车试点项目的涌现，关于电动汽车充电以及其接入电网后对电网产生的影响方面
4、的研究，以及如何减少或者消除这些不利影响的研究也逐渐增多。包括美国特立华大学在内的一些国外研究机构在电动汽车与电网互动、有序充电控制以及电动汽车作为应急电源（Emergency Power Supply）等方面进行了一些研究，其中研究内容包括了从网耗和电压偏移两个方面研究这些额外的电气负荷的接入对配电网的影响，从而提出了一个用于降低网损和提高主网负载率的有序充电模型；通过最小化网损，计算得到插入式混合动力电动汽车的最优充电策略，并对两个主要的策略即二次和动态规划进行了分析；在假设电动汽车分布条件下研究其对电网的影响，对不加约束的随机充电和经电价引导后的充电等两种充电模式，以及电动汽车充电负荷对
5、原始电网的叠加效果进行了分析比较。总体而言，目前国外对电动汽车交流充电技术的研究重点在于交流充电设备的关键技术研究和设备研制、小规模试运行等方面，但在交流充电桩建设模式、有序充电控制策略以及电动汽车作为应急电源方面尚未开展深入研究。1.2 国内研究水平综述应急电源是在不间断电源的基础上发展而来。国内的应急电源系统主要由专用的储能蓄电池作为电源，向用户的重要负载进行短时供电。应急电源的能量来源方面目前主要来自于市电系统向储能蓄电池进行充电，对电动乘用车作为应急电源的研究还处于起步阶段。清华大学提出了使用电动汽车充电站电池作为通信基站应急电源的初步设想。国内针对停车库的智能化研究及开发已有实用的案
6、例。其采用智能 IC 卡识别和高速的视频图像存储比较相结合的方式，对车辆进出停车场的收费、保安、车位引导等进行全方位管理。针对电动乘用车停车充电的智能充电库还没有成熟案例可循，对停车库与充电设施的相互结合有关的结构设计、电气回路的布置、管理系统的整合都还没有深入。目前，国内对交流充电桩建设运行关键技术研究与工程示范的研究基本集中在交流充电桩关键技术研究、关键设备研制、分散充电桩的集中控制技术以及交流充电桩的规划布局等方面，但在多场景下的电动乘用车交流充电桩的建设模式、电动乘用车有序智能充电控制策略、电动乘用车作为应急电源的研究还处于起步阶段。2.应急电源的应用需求分析应急电源，指正常供电电源中
7、断时，可以向用户的重要负载进行短时供电的独立应急电源装置。随着静止逆变电源在建筑消防中应作为急电源的逐步应用，目前国内电源和消防行业中被简称为应急电源的主要是专指采用电力电子技术静止型逆变应急电源系统。常用的应急电源系统主要由整流充电器、逆变器、蓄电池组、隔离变压器，切换开关、监控器和显示、保护等装置及机箱组成，具有一定的先进性和实用性，可以实现微机监控和处理，应急电源的系统结构如图2-1所示图 2-1 应急电源的系统结构1.充电器是把电网的交流电能转换成直流电能给蓄电池充电的装置；2.逆变器是一种把直流电能转换为交流电能的动力变换装置，也是 EPS 应急电源的核心部件，目前，正弦波脉宽调制逆
8、变器应用得最为广泛，它能把幅度一定的高频三角波与可调幅度的 50Hz 正弦波调制合成新的脉冲波，用以控制功率开关的导通时间，以改变输出电压的幅值，从而得到电压稳定、频率稳定的正弦波交流电源；3.蓄电池是储存电能的装置。当外电源供电时，整流器输出直流电对蓄电池充电；当外电源中断时，蓄电池向逆变器供电，维持 EPS 继续工作。蓄电池的容量决定了 EPS 电源在外电源中断时的供电时间。因此，蓄电池的容量应根据实际工程要求来确定；4.隔离变压器是把逆变器输出的交流电能经隔离转换的变压装置；5.切换开关是把电网的交流电能与逆变器送来的交流电能相互切换的装置。当电网断电后，切换开关就投向逆变器的一端，让逆
9、变器向负荷供电；6.监控器是检测和监控逆变器、充电器、切换开关工作的 EPU 装置。监控器包括网络硬件、软件和通信线路，可向 BAS 上位机管理系统提供通信协议、检测内容、数据格式等资料。一台计算机可以监控远端的一台或多台 EPS，并且能够对 EPS 定时关机、自我检测、系统配置等管理，还可以在监控网上对EPS 的输入/输出电压、电源负载率、频率、充电、电池、温度等状态进行实时监控，也可查阅网络中的 EPS 的有关资料。如 EPS 的名称、位置、类型和历史事件记录等；7.显示和保护装置是对逆变器进行过载、短路保护及对 EPS 工作状态进行显示的装置；8.机箱是用来组装、固定各部件的金属框架。根
10、据 EPS 的规格和容量的不同，机箱可分为嵌墙、壁挂式和落地安装三种。2.1 应急电源的分类 常用应急电源按照种类不同可以划分为： （1）EPS 应急电源：由充电器、逆变器、蓄电池、隔离变压器、切换开关等装置组成的一种把直流电能逆变成交流电能的应急电源。适用于允许中断供电时间为 0.25s 以上的负荷。其中按照输出方式划分可分为：直流输出型、交直流混合输出型和交流输出型；按照运行方式划分可分为：冷后备式、热后备式和在线式。（2）UPS 不间断电源：它主要以电力变流器储能装置（蓄电池）和开关（电子和机械式）构成的保证供电连续性的静止型交流不间断电源装置。适用于允许中断供电时间为毫秒级的负荷。（3）自备应急柴油发电机组：它是以柴油机为动力，拖动工频交流同步发电机组成的发电设备。快速自启动的发电机组，适用于允许中断供电时间为15s 以上的建筑。应急电源的工作时间应按生产技术上允许的停电时间考虑，当与自动启动的发电机组配合使用时，不宜少于 10min。（4）有自动投入装置的独立于正常电源的专用馈电线路。适用于自投装置的动作时间能满足允许中断
