山东科技大学学士学位论文摘要 目前，全球经济得到了快速的发展，但是环境破坏严重、能源开采过度，这些都导致了许多产业将被迫转型。其中汽车产业的发展离不开石油能源的开采利用，在全球石油危机和汽车尾气排放严重污染环境的双重压力下，汽车行业必须找到新的能源方式与环境和谐的方法。 论文用对比的方式对多种新能源的特性进行对比分析，发现太阳能既是最清洁无污染的能源又是可再生能源，而且太阳能的使用技术也相对成熟一些，所以这些都成为了让我们选择利用太阳能能源为电动汽车充电站提供电能的原因。论文从我国使用太阳能的地理条件、太阳能技术水平等多个方面做了研究分析。并且通过对国内外已投入使用的太阳能电动汽车充电站的建设地点、电网方式、使用方式等方面的研究分析，对太阳能光伏发电系统和电动汽车充电桩做了进一步的设计与研究分析，提出了太阳能光伏充电站这一新的发展方向。 关键词： 太阳能， DC/DC， 光伏逆变器， 充电桩 ABSTRACTAt present,the global economy has been rapid development,but the environment has been severely damaged,energy and over-exploitation,which have led to many industries will be forced to transition. Which the automobile industry can not develop with out the exploitation of petroleum energy use,but the dual pressures of the global oil crisis and automobile exhaust emissions serious pollution of the environment,the automotive industry must find ways to make products and environmentally harmonious.Paper comparative analysis of the characteristics of a variety of new energy way of contrast,found that solar energy is the cleanest non-polluting energy and renewable energy,and the use of solar energy technology is relatively mature,which let us choose to use solar energy as the best construction of electric vehicle charging station.Papers from our use of solar energy and geographical conditions,the level of solar technology, solar energy industry development, research and analysis. And at home and abroad through research and analysis has been put into the use of solar electric vehicle charging stations, construction sites, grid mode,use the way the use of solar energy to the grid and grid charging station.Paper combines the trend of green urban development of solar photovoltaic power generation systems and electric vehicle charging piles do further research and analysis.Keywords: Solar energy, DC/DC, Photovoltaic inverter, Charging stationI目录1.引言11.1新能源的开发利用21.2 新能源电动汽车的产生和发展现状62.太阳能充电站的可行性分析72.1 电动车充电站的研究背景72.2 未来电动汽车充电站的发展新思路102.3 世界各国太阳能充电站的发展经验113.光伏充电桩的光伏发电系统153.1光伏发电系统的分类153.2 DC/DC变换器173.3 光伏逆变器的工作原理与模拟仿真234. 充电桩快速充电系统的研究与设计294.1电动汽车充电桩的充电方式294.2快速充电系统主电路的设计334.3快速充电系统斩波电路的设计355.结束语40参考文献41致谢词43附录44III1.引言有限的石油资源加上与日俱增的耗用量，石油价格的暴涨是必然的现象。同时在大量的石油消耗的过程中环境问题也随之而出现，有害物质的排放极大的污染环境之余也在很大程度上对人们的健康问题造成危害，破坏了生活居住环境，严重影响了身心健康。无论从个人还是集体考虑，立足于经济与社会持续和谐发展的重要国情需求，我们不难发现石油的短缺和环境保护需求一直在制约着我国的工业经济发展，而其中汽车产业的发展就尤为明显。随着国民素质的整体提高，环保、低碳等这些名词已经逐渐融入到新时代的生活理念当中。而新能源汽车这一概念的提出，不仅仅受到国家的各项政策的鼓励支撑，同时也给人们的生活带来一种新的方式。新能源汽车的出现无疑是有效地缓解了石油短缺和环境污染等问题，电动汽车是新能源概念中的主要研究方向之一，电动汽车可分成三种主要驱动方式：纯电动车、混合动力电动车、燃料电池车。然而想要更快更好的推动电动汽车的市场使用率，那么电动汽车的基础配套设施的建设就是刻不容缓的。电动汽车充电站的建设在国内外都已不在是新鲜的话题，国外的电动车充电站已经取得了相当不错的成果，我们国内的充电站虽然发展的比较迟，但是也在政府和一些大企业的支持下快速的发展开来。本篇论文的重点就是要研究电动汽车充电站未来的发展趋势，一种新的更加环保零排放的能源太阳能电动汽车充电站的设计研究。本论文将以光伏发电系统和电动汽车充电站为研究对象，对其中的太阳能光伏电池的逆变仿真和电动汽车充电站进行分析研究。1.1新能源的开发利用根据世界国际铁路联盟给出的数据，运输行业所产生的二氧化碳排放量占全球总排放的 23，现今世界各个国家都制定了相关法律并采取了相应措施来限制二氧化碳的排放。据相关数据表明，我国在 2007 年每辆车的二氧化碳排放量平均为 193 克/公里，而从 2009 年我国相应的限制法律实施的情况下减排 13%，二氧化碳平均排放量下降到 168 克/公里。这两年虽然取得了一定的减排成果但是按照我国“到 2020 年单位GDP 的二氧化碳排放量减少 40%45%”的减排目标，要实现每台汽车的二氧化碳平均排放量降低到 105 克/公里，我们距离这个目标还很远，需要的下降值相当大，给我们的考验和压力也是巨大的。上面的这些数据警示着我们全球因为能源利用而产生的环境问题日益突出，而社会经济的快速发展又与能源利用息息相关，面对着全球化石燃料的大量消耗，产生的这些日益严重的环境污染和能源匮乏等问题，全球提出了“低碳经济”的全新概念，“低碳经济”一方面指利用现代科学技术等手段来实现能源的节约、增效；另一方面指开发利用新的能源。环境污染与资源短缺的现实情况促使全球各国开始重新聚焦新能源的开发利用问题，并且寄希望于新能源能够改善化石燃料所带来的环境污染以及可能会发生的能源枯竭问题。我们最终要实现的目标是零污染、高能效、低能耗和多元化的能源供给，走经济可持续发展的康庄大道。环保、节能、增效一直是受到诸多关注的话题，长久以来，我们用法律和经济以及科技等多种手段全面开展的低碳经济理念在现今是能看到一定的成效的。但是由于飞速发展的经济社会和日益扩大的石油能源的需求，与有限的地球资源背道而驰，由此而出现的社会震荡和担忧也越来越严重，新能源的利用就成了低碳经济背景下不可忽视的重要发展方向，也是全球各国加快经济发展步伐的重要展览手段。常规能源一般是指具有较成熟的利用技术并且已经被广泛利用的能源，而新能源通常是指还没有被广泛采用的，正处在研究开发阶段的能源。常规能源是指像煤碳、石油、天然气等已被人类普遍应用的能源，而太阳能、风能、海洋能及地热能和氢能等等这类在近代才开发利用的能源则被称为新能源。新能源具备很多优点，如取之不尽的太阳能和风能，他们在使用的过程中不会释放污染物。新能源所共有的特点如下：第一，资源丰富并普遍都具备可再生性，可满足人类持续利用；第二，能量密集度较低，需要较大空间便于开发利用；第三，零碳含量或含量少，对环境污染小；第四，全球分布面积广，利于各个地区分散的小规模利用；第五，由于能源的持续性供应较差，波动性大使得不能用于持续的能源供给利用；第六，开发利用的成本高导致大规模推广难。1.1.1 太阳能地球上最根本的能源是太阳能。传统能源如煤、石油中的化学能是由太阳能转化而成的；风能、生物能、海洋能等其实也都来自太阳能。太阳每年辐射到地球表面的能量为501018KJ，相当于目前全世界能量消费的1.3万倍，因此利用太阳能的前景非常诱人。阳光普照大地，单位面积上的辐射并不大，如何把分散的热量聚集在一起成为有用的能源是有效利用太阳能的关键。太阳能的利用方式是光热转化或光电转化。太阳能的热利用是通过集热器进行光热转化的，集热器也就是太阳能热水器。它的板芯由涂了吸热材料的铜片制成，封装在玻璃钢外壳中。铜片只是导热体，进行光热转化的是吸热涂层，这是特殊的有机高分子化合物。70年代石油危机以后，这类热水器曾有蓬勃发展，特别是在美国、以色列、日本、澳大利亚等国家安装家用太阳能热水器的住宅达到10%15%。80年代在美国已建成若干示范性的太阳能发电站，用特殊的抛物面反光镜聚集热量获得高温蒸汽送到发电机进行发电。光电转化主要通过光电池，即太阳能电池，这是一种能把光能转变为电能的能量转换器。利用“光生伏打效应”原理，当半导体材料受到光照射时，物体内产生电动势或电流。已有使用价值的光电池种类不少，多晶硅、单晶硅(掺入少量硼、砷)、碲化镉、硒化铜铟等都是制造光电池的半导体材料。其中以单晶硅电池性能较好，光电转化率高，性能稳定可靠，使用寿命长。不仅能满足当时的供电需求，而且还能将部分电能储存于蓄电池中，大的可用于微波中继站、卫星地面站、农村电话系统，小的可用于太阳能手表、太阳能计算器、太阳能充电器等，这些产品已有广大市场。我国是太阳能资源相对丰富的国家之一，其全年太阳能总量为917一2333kwh/m，中值为1625kw/m。与同纬度的国家相比，我国太阳能资源状况与美国相当，但比欧洲和日本优越得多，具体分布如表1.1所示。表1.1中国太阳能辐射资源分布状况地区年日照时数h年辐射量Wh/cm高辐射区西藏、新疆、青海、宁夏、甘肃等26003300160235中等辐射区东北、中部、山东、北京等22002600140160底辐射区山海关、黑龙江、湖北、贵州、江西、浙江等100022001001401.1.2 风能风能是因空气流动所产生的气流而提供给人们的一种可被利用