光伏充电桩(站)分为独【dú】立光伏充电桩(站)和并网光【guāng】伏充电桩【zhuāng】(站【zhàn】)两种。独立【lì】光【guāng】伏充电桩(站)不【bú】与【yǔ】国家电网相连，是由光伏车棚发出来的，通常【cháng】要配置【zhì】储能系统。电动汽车光伏充电桩(站)建设是光伏发电和【hé】新能源电动汽【qì】车的【de】结合点，实现【xiàn】清洁【jié】可再【zài】生的光伏发电【diàn】的同时还可【kě】促进新能源电【diàn】动汽车的普【pǔ】及，应对能源危机和环境污【wū】染【rǎn】中意【yì】义【yì】重大。在光照条【tiáo】件允许【xǔ】的停车场特别电力供应紧张的【de】地区可优先考虑建设。
1、光伏产业发展现状
现代社会，能源危机和环境污染问题日益突出。人们【men】因此将目光逐渐投【tóu】向【xiàng】清洁无【wú】污染的可再生能【néng】源。太阳光有着取之不尽、用之不竭【jié】、存在广泛等许【xǔ】多优点，是新能源利用研究的热点【diǎn】。光伏电池【chí】基于【yú】光生伏【fú】特【tè】效應进行工作。由太【tài】阳【yáng】光的光量子与材料相互作用而产【chǎn】生电势，从而把光的能量转换成电能，此种进行能【néng】量转化【huà】的光电元件【jiàn】称【chēng】为太【tài】阳电池，也可称之为光伏电池。[1]光伏电池按材料包括：晶硅电池【chí】(含多【duō】晶【jīng】硅【guī】和单晶硅【guī】两类)，硅【guī】基薄膜电池【chí】，多【duō】元化合物【wù】薄【báo】膜电池，染料敏化纳米晶电【diàn】池，有【yǒu】机聚合【hé】物电池【chí】行等。目前晶硅【guī】电池在【zài】市【shì】场上占主流地位【wèi】。目【mù】前，多晶硅【guī】组【zǔ】件效率的市场准【zhǔn】入【rù】门槛为16%：156×156规格【gé】多晶硅60片，相【xiàng】当于组件功率265W;单晶硅组件效率的市场【chǎng】准入门槛【kǎn】为168%：156×156规【guī】格多晶硅60片，相【xiàng】当于组【zǔ】件功率275W。单晶硅【guī】比多晶硅光电转效率要稍【shāo】高一【yī】些，但价格高【gāo】出不【bú】少【shǎo】，性价比上单晶硅并不占优势，因此【cǐ】市场上多【duō】晶硅应【yīng】用要比【bǐ】单晶【jīng】硅多。目前产业化的【de】硅电池组件效率【lǜ】可达【dá】20%，但硅电池的理论光电转换效率为【wéi】298%，[2]技术上【shàng】还【hái】有不少的提【tí】升空间。光伏电池【chí】既不是恒压源也不是恒【héng】流【liú】源，从其工作【zuò】特性上可以【yǐ】看出在一定的光照和温度【dù】下其【qí】有且只有一个最【zuì】大功率输【shū】出点。由于目前光伏成本都不低，如何让光伏电池在【zài】不【bú】同【tóng】的光照和温度【dù】下始终都工作在其最大【dà】功率点上以降低系统成本是光伏【fú】系统都要【yào】解决【jué】的问【wèn】题。这就是所谓的【de】最大功率点【diǎn】跟踪(MPPT)。
我国是全球【qiú】光伏制造业【yè】的巨人。2007年我国成【chéng】为光伏【fú】电池产量【liàng】最多【duō】的国家，但当时主要是出【chū】口居多【duō】;随着市【shì】场需求的【de】推进【jìn】和相【xiàng】关政策【cè】支持，2013年中国光伏装机总量超越美国成为全【quán】球第一大光【guāng】伏装机【jī】市场，至此中国不仅光伏组件产量世【shì】界【jiè】第一，光伏【fú】装机总量也【yě】为世界【jiè】第【dì】一，这种状态一直持续至今，预计今后一段【duàn】时间内【nèi】这【zhè】种状况都将持【chí】续下去。光伏行【háng】业技术进步明显，系统效率【lǜ】不断提升的同时【shí】，系【xì】统成本持续下降行【háng】业预【yù】计2020年将实现用电【diàn】侧平价【jià】上网，2025年将实现发【fā】电侧平价上【shàng】网，光伏【fú】发电将分阶段逐步取消补贴。
截至2017年【nián】12月，我国光伏累【lèi】计装机已超过120GW。9-21，国家能【néng】源局【jú】发布“可再生【shēng】能源发展‘十三五’规划实【shí】施的【de】指导【dǎo】意见”中指出：2017—2020年【nián】光伏电站新增规划装机(包括32GW领跑者计划)865GW，分布式光伏新【xīn】装【zhuāng】机共60GW，另外不限规模7省市将新增【zēng】10GW，户用和村级扶【fú】贫将【jiāng】新增【zēng】15GW。由此【cǐ】可【kě】见【jiàn】我国【guó】光伏产【chǎn】业在经历了快速发展和短暂的低谷期后，在【zài】市场【chǎng】和政策的驱【qū】动下【xià】会迎来一段健康发展之路。
2、电动汽车与充电桩
随着我国社会发【fā】展和人们生【shēng】活【huó】水【shuǐ】平的提高，汽车产【chǎn】销量【liàng】连续几年世【shì】界第一，机动车保有量快【kuài】速增长。机动车在【zài】给人们提供便【biàn】利的同时，加速了石化能源的消【xiāo】耗，加【jiā】重【chóng】了环境污染。电动新能源汽车以电代油，可以实现零排【pái】放，在世界范围内得到【dào】广泛【fàn】发展。我【wǒ】国【guó】也【yě】出台了许多【duō】新【xīn】能源电动汽车的扶持【chí】政策，最【zuì】直观的感受便是购车补【bǔ】贴、购置【zhì】税优惠、免费优先上【shàng】牌等。2015年3月，国【guó】务院办公厅颁布【bù】的《电【diàn】动汽车【chē】充电【diàn】基础设施建设规【guī】划》中指出，到2020年我国要实【shí】现500万辆【liàng】新能源汽车【chē】发展目标【biāo】，充【chōng】换电站数量达到12万个，充【chōng】电桩达到480万个。根【gēn】据相关指导【dǎo】意见中，建【jiàn】设时“桩站先行”，新建【jiàn】住宅【zhái】配建停【tíng】车位应100%建设充电设施或预留建设安装【zhuāng】条件，大【dà】型公共建【jiàn】筑物配建【jiàn】停车场、社会公共停车场建设充电设施【shī】或预留建设安【ān】装条件的车位比例不低于【yú】10%，每【měi】2000辆电动汽车至【zhì】少配套建设【shè】一座公共充电站。可以预见，电动【dòng】汽车充电【diàn】设施今后一段【duàn】时间内将继续【xù】快速发【fā】展。
电动汽车充电从【cóng】充电【diàn】方式上来说有快【kuài】充、慢充、无线充电、换电四种方式。快充，充电功率【lǜ】大，充【chōng】电电流大，充电时间短，充电【diàn】时【shí】间一般【bān】为20分【fèn】钟【zhōng】到2小时;慢充与【yǔ】快【kuài】充对【duì】应，充电时间一般为5～10小【xiǎo】时;无【wú】线充电【diàn】为非接【jiē】触式充电，随【suí】着技【jì】术的发展目前已从实验室到【dào】示范应用阶段，但充电效率偏低【dī】，目前【qián】市场上很少见;换【huàn】电方式是【shì】直【zhí】接用【yòng】充满电的电池更换【huàn】电能耗得差不多的【de】电池，速度很快【kuài】，但只适用于汽车电池型【xíng】号相【xiàng】同且汽车归属【shǔ】同一个法人的对象，例如公交公司【sī】或汽车租赁公【gōng】司。电【diàn】动汽车充【chōng】电桩【zhuāng】分为【wéi】交【jiāo】流【liú】充【chōng】电桩【zhuāng】和直流【liú】充电桩两类【lèi】。交流充电【diàn】桩提供交【jiāo】流电，依赖车载充电系统对电池充电，常见功率有【yǒu】33kW(适合家用)、7kW、22kW等，功【gōng】率都相对比较【jiào】小，属于慢充。直【zhí】流充电桩提【tí】供【gòng】直流电，直接对蓄电【diàn】池充电，但要与【yǔ】车【chē】载BMS系统匹配。直【zhí】流充电功率通常【cháng】很大，如45kW、60kW、120kW、150kW等，绝【jué】大部分都属于快充，但也有功率相对【duì】较小的直【zhí】流【liú】慢充。充电【diàn】设【shè】施将由快充【chōng】和换电逐渐向【xiàng】慢【màn】充【chōng】为主、快充【chōng】为辅的方向发展。
3、光伏充电桩(站)建设相关问题
一方面，电【diàn】动【dòng】新能源【yuán】汽车存【cún】在【zài】续【xù】航里程短、充电【diàn】速度慢、充电【diàn】不方便等许多【duō】缺点。电动汽车充电【diàn】等相关基础设施的建设与完善与电【diàn】动汽车的推广普及【jí】相互促进，也可以说在【zài】某种程度上决定着电动汽车【chē】的推广普【pǔ】及【jí】。另【lìng】一方面目前我国一次电力供应中大概【gài】有80%来【lái】自火【huǒ】力发电，从【cóng】能【néng】源源头来说，使用电动汽车节能环保的优点体现不出来。[3]因此使【shǐ】用【yòng】新能源【yuán】特别【bié】是光伏【fú】充电【diàn】桩越【yuè】来越受重视。
光伏充电桩(站)是【shì】利【lì】用光照条件【jiàn】允【yǔn】许的现有停车场地建设光伏车棚，利用光【guāng】伏车棚发的电为电动【dòng】汽车充电【diàn】。光伏车棚既不【bú】再占用土地资源，而且【qiě】还能为停入的汽车遮风【fēng】挡【dǎng】雨【yǔ】。光伏充【chōng】电桩(站)分【fèn】为【wéi】独立光伏充【chōng】电桩(站)和并网光【guāng】伏充电桩(站)两种。独立光伏充【chōng】电桩(站)不与【yǔ】国家【jiā】电【diàn】网相【xiàng】连，是由光伏车棚发出【chū】来的【de】，通常要配置储能系统【tǒng】。白天光【guāng】线好时【shí】发电【diàn】直接【jiē】对电【diàn】动汽【qì】车充电或【huò】直接给储能系【xì】统充电，光【guāng】线【xiàn】稍差光伏【fú】电池功率不足时【shí】储能能系统【tǒng】和光伏电池可【kě】同时对电动汽车充电【diàn】，光线【xiàn】很【hěn】差时由储能系【xì】统对【duì】电【diàn】动【dòng】汽【qì】车【chē】充电。例如安装【zhuāng】33kW晶硅电池，按一天光照10小【xiǎo】时计算，配【pèi】以33kW直流充电【diàn】桩即可满【mǎn】足一辆电动汽车实行慢充充电。考虑一【yī】定裕量【liàng】，系统配以20kWh储能电池(满【mǎn】足两辆【liàng】车充电的能量)。如果停车场场地足够【gòu】大【dà】，就可建快充【chōng】充电桩【zhuāng】，也可以同时配置【zhì】快充和【hé】慢充充电桩【zhuāng】。光伏电池、储能系统电池和电动汽车电【diàn】池都是直流电【diàn】，工作时只需一【yī】次DC/DC变换即可，易于匹配，一【yī】次【cì】变【biàn】换【huàn】系统【tǒng】效率高，这【zhè】是独立【lì】光【guāng】伏充电桩【zhuāng】(站)的优点【diǎn】，但独【dú】立光伏充【chōng】电桩存在连【lián】续阴雨【yǔ】天无【wú】法为电动汽车提【tí】供足够充电电【diàn】能【néng】和晴好天气时储能电【diàn】池【chí】充满电而导致光伏电【diàn】池【chí】发电浪费的情况。并网光伏【fú】充电桩接入电网，可以避免【miǎn】独立电站存在【zài】的不足。但并网光伏充电桩(站)需【xū】要配【pèi】以双向逆变器。光伏电池发电功率大【dà】于【yú】电动【dòng】汽车充电所需【xū】或没有电动汽车【chē】来充电时，双【shuāng】向逆变器将光伏电池的直流电变成和电【diàn】网同频率【lǜ】的【de】交流【liú】电，将多余的功率送给电网，卖【mài】电给电网;光线差【chà】，光伏电池发电功率不能满【mǎn】足电动汽车充电需求时，双【shuāng】向逆变器将电网交流电变【biàn】成直流电，和光【guāng】伏电池一【yī】道对【duì】电【diàn】动汽车充电。[4]并网光伏【fú】充【chōng】电桩(站【zhàn】)可随时随地给电动汽车充电，且【qiě】不会浪费光伏电池功率，但系统复杂【zá】。并网光伏充电桩(站【zhàn】)可以配储【chǔ】能【néng】系统【tǒng】也可【kě】以不【bú】配储【chǔ】能系统。配了储能系统的【de】光伏电站可在一定程【chéng】度上起到对电网“削峰填谷”的作用。
江苏省光伏发电工程技术【shù】研【yán】究【jiū】开发中心在苏州市职【zhí】业大学建成了【le】示【shì】范研究性【xìng】的独立光【guāng】伏【fú】充【chōng】电桩。系统配置如下：66kW单晶硅太阳能电池，33kW直流充电桩一个，66kW/33kW(两种【zhǒng】功率【lǜ】可【kě】切换)充电桩一个，充电桩都带有【yǒu】MPPT功能，储能【néng】系统【tǒng】总容【róng】量40kWh。为解决光伏【fú】电池存在功率浪【làng】费的问题，系统后来又增【zēng】加了【le】电【diàn】动自行车充电装置，条件【jiàn】允许下开放为电动自行车提供充电服务【wù】。目【mù】前【qián】光【guāng】伏充电桩运行良【liáng】好。
4、结论
电动汽【qì】车光伏充【chōng】电桩(站【zhàn】)建设是【shì】光伏发电和【hé】新能源电【diàn】动汽车的【de】结合点，实现清洁可再生的【de】光【guāng】伏发电的同【tóng】时还可促【cù】进新能【néng】源电动汽车的普及，应对能源危机和环境污染中意义重大【dà】。在光照【zhào】条【tiáo】件允许【xǔ】的【de】停车场特【tè】别电力供应紧张的地区可优先【xiān】考虑【lǜ】建设。
