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摘要：光儲充一體化電站建設已經(jīng)進入了高速發(fā)展時期，對光儲充一體化電站建設的重要作用與實際情況進行了簡要的介紹，并在此基礎(chǔ)上分析了光儲充電站建設的具體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制方式，進一步闡述了光儲充一體電站的運行技術(shù)情況，便于將光儲充一體化電站與現(xiàn)有配網(wǎng)接入，促進新能源健康發(fā)展，推動電動汽車行業(yè)的進步。同時，確保發(fā)電質(zhì)量的良好，并提升充電速率。

關(guān)鍵詞：光儲充一體化電站；電動汽車；低碳經(jīng)濟

0引言

為了應對日益嚴峻的環(huán)境污染與國內(nèi)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整與提升壓力，對可再生能源的大力扶持已經(jīng)成為非常重要的能源建設內(nèi)容。同時，隨著低碳經(jīng)濟的進一步推進，我國新能源產(chǎn)業(yè)進入到一個蓬勃發(fā)展與快速推進的時期，電動汽車的普及是我國交通領(lǐng)域重*的車用能源綠色行動。光能是一種普及推廣的可再生能源，我國還需開展光能發(fā)電的研究，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)有了很大的進步。光儲充一體化電站的建設提供了一個非常良好并且有效的途徑，改善光能發(fā)電的穩(wěn)定性同時確保了負載輸出的*效，值得進行大力推廣發(fā)展和應用。我國的電網(wǎng)建設在飛速發(fā)展，為提升其安全性與可靠性，需要加大相應的電站建設。結(jié)合光能發(fā)電技術(shù)，進行光儲充一體化電站建設，對推進整體電網(wǎng)建設。發(fā)展完善國內(nèi)基礎(chǔ)設施建設工作具有重要作用。

面對零碳目標下新能源+儲能快速規(guī)模化發(fā)展的新機遇，持續(xù)深化技術(shù)創(chuàng)新，以更科學合理的系統(tǒng)方案設計進一步挖掘和提升儲能的服務價值，實現(xiàn)儲能與電網(wǎng)從被動適應向主動安全、主動支撐轉(zhuǎn)變，為構(gòu)建上下游產(chǎn)業(yè)鏈命運共同體、促進儲能產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展提供堅實保障。

1光儲充一體式充電站建設意義

光儲充一體化模式就是將光伏發(fā)電、儲能電池和充電樁組成一個微電網(wǎng)，利用光伏發(fā)電，將電量存儲在儲能電池中，當發(fā)電不穩(wěn)定時，儲能電池將電量供給充電樁使用。充電樁通過光儲充系統(tǒng)，將清潔電源輸送給新能源汽車進行智能化柔性充電。目前，**雙碳政策的發(fā)展方向，順應發(fā)展趨勢。其次，光儲充電站有效減少對電網(wǎng)的沖擊。根據(jù)了解，目前市面公共直流快充樁的功率達60kW以上，大型城市使用這種快充樁將對電網(wǎng)造成沖擊，而光儲充電站中的儲能系統(tǒng)通過削峰填谷平衡大電流對電網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊，保護電網(wǎng)穩(wěn)定運行。后，光儲充電站為動力電池回收提供途徑。我國正迎來動力電池的退役潮，退役電池可回收作為光儲充電站的儲能電池使用，將動力電池價值大化同時減少了環(huán)境污染。一般情況下，為滿足充電站的用電需要，在進行整個建設過程中需要建立起一個完整完善的供電系統(tǒng)，并且對應的電力系統(tǒng)還需要與公共電網(wǎng)連接，通過接入電網(wǎng)購電。因此，引入并設置光儲充一體化電站建設十分重要，并且進行電站建設時還要考慮充電站整體的占地面積情況。通常，需建設完整的光儲充配電系統(tǒng)，滿足實際用電需要。當整個光儲充一體化電站系統(tǒng)在進行子系統(tǒng)連接時，會采用三相交流母線接入的方式將光伏系統(tǒng)設備線路與存儲系統(tǒng)、設備線路以及充電設備線路進行聯(lián)絡，再進行并網(wǎng)設置，從而解決整體集中大功率充電可能帶來的問題，確保整個光儲充電站能夠自己發(fā)電并自己用電，完成電能的消耗，實現(xiàn)良好的儲電用電保障功能。

2光儲充一體化電站系統(tǒng)研究

光儲充一體化電站的關(guān)鍵技術(shù)涵蓋的內(nèi)容非常廣泛，包括光儲充一體化電站的整體系統(tǒng)與子系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)、光儲充一體化電站建設過程中需要安裝的各類設備以及光儲充一體化電站建設完成后對整個系統(tǒng)運行情況的全*控制，以保證光儲充一體化電站的穩(wěn)定運行。

2.1光儲充一體化電站設備

總體來說，光儲充一體化電站的設備主要由光伏設備、儲能設備以及充電設備3個部分組成。

光伏設備是將光能或太陽能轉(zhuǎn)化為電能的設備，光伏設備本身的電力輸出能力與太陽輻射強度、周圍環(huán)境溫度有關(guān)。光伏發(fā)電設備如圖1所示。

儲能設備的設置需要考慮儲能容量的實際配置情況，對應的儲能系統(tǒng)在進行充放電時，需要考慮充放電的周期和充放電的實際效率，并對充放電的上限值和下限值進行控制。儲能設備和儲能系統(tǒng)運行過程中，需要對儲能系統(tǒng)本身的建設成本和效益進行估算，這一過程通常利用儲能設備或儲能系統(tǒng)的使用壽命模型進行預測，由此計算出儲能設備或儲能系統(tǒng)在運行全過程中能夠產(chǎn)生的終效益。目前來說，常見的儲能方式之一就是運用電池進行儲能。由于電池本身完成充放電的次數(shù)是有限的，應對整體效益進行估算。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，電池的充放電循環(huán)次數(shù)與電池本身的工作環(huán)境情況密切相關(guān)，并且受充放電的深度影響。影響儲能系統(tǒng)或設備成本的原因就是在日常使用過程中的維護與運營，維護運營工作本身需要成本，而維護和運營工作的成果對儲能系統(tǒng)本身的使用壽命也有比較突出的影響。

2.2光儲充電站建設的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

光儲充一體化電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。光儲充一體化電站系統(tǒng)本身在新能源汽車領(lǐng)域應用較多，單獨設置的光伏模塊、儲能模塊以及充電模塊彼此連接并接入統(tǒng)一配電線路，形成一個完整的微電網(wǎng)。對于光儲充一體化電站而言，這樣的微電網(wǎng)需要具備接入整個城市供電系統(tǒng)以及供電線路的基礎(chǔ)功能。

在進行電站建設的時候，基礎(chǔ)的就是需要包括光伏系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)以及充電系統(tǒng)3個方面。在此基礎(chǔ)上，還要配有相對應的監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)測整個電站的充放電情況，對電站的各項數(shù)據(jù)進行采集，良好地完成對電站的功率分配工作，確保能夠滿足不同用電設備和用電區(qū)域的具體需求。

此外，可以結(jié)合現(xiàn)有的自動化技術(shù)和信息技術(shù)建立一個完整的云端綜合控制管理平臺，對采集到的數(shù)據(jù)進行綜合性處理、預測與分析，更好地完成整個系統(tǒng)中電力的優(yōu)化配置與調(diào)度工作，準確下達對總系統(tǒng)的控制命令，從而使整個光儲充一體化電站的功能得到完善與提升。

2.3光儲充一體化電站的控制方式

目前比較常見的控制模式主要包括2種，一是并網(wǎng)控制，二是離網(wǎng)控制。如果處在并網(wǎng)控制的狀況下，那么結(jié)合上述所提到的云端綜合控制管理平臺了解次日天氣數(shù)據(jù)與信息及歷史的光伏發(fā)電功率、數(shù)據(jù)情況，結(jié)合次日的光伏功率情況對整體發(fā)電狀況進行預測，由此下發(fā)具體的電力調(diào)度曲線情況給各自監(jiān)控系統(tǒng)，并對光儲充一體化電站電的發(fā)電功率進行限制補充以及調(diào)整，從而使得整個光儲充一體化電站的發(fā)電穩(wěn)定，并且不會對電網(wǎng)整體的電能穩(wěn)定性和發(fā)電質(zhì)量造成干擾。而接入的電網(wǎng)本身，由于自然條件和氣候因素變化，加之用電高峰期等問題存在不能夠良好地對整個工業(yè)園區(qū)進行用電的情況，此時可以考慮切換到一個離網(wǎng)運行模式。采用該模式后，即使外接電網(wǎng)出現(xiàn)了故障，也可以確保整個工廠仍然在有序穩(wěn)定的進行相應的生產(chǎn)工作，通過對儲電、儲能、光伏發(fā)電等設備實際運行功率的調(diào)整和聯(lián)合，確保終的發(fā)電更加穩(wěn)定。

2.4持續(xù)優(yōu)化設備整體配置情況

通過對光儲充一體化電氣設備的整體系統(tǒng)模型構(gòu)建，優(yōu)化整體用電設施設備的資源配置，從而確保整體電站可以獲得大的凈收益。因此，要對設備的整體配置不斷優(yōu)化，對各項技術(shù)進行革新和改進，以確保終電站建設完成后效益的大化。

3能量管理系統(tǒng)各功能的實現(xiàn)

光伏電站本身會對整體電網(wǎng)產(chǎn)生比較明顯的沖擊與影響，這就造成了光伏電站現(xiàn)在的應用情況處在一種自給率低且對光伏電站并網(wǎng)工作存在限制的情況。而單獨的充電設施與裝置比較明顯的特點就是容易在用電高峰時對電網(wǎng)造成波動，這種集中性的充電工作增加了整個電網(wǎng)的運行負擔?？傮w而言，城市整體的電路系統(tǒng)建設中缺少對大規(guī)模充電設施的考慮。如果將充電設備直接進行配網(wǎng)，那么需要對相應的變電氣和線路進行改造，增加整體建設成本。如果建設了光儲充一體化電站，可以在用電量較大的時候通過光儲充電站對設備用電情況進行補充，減少接入電網(wǎng)時可能造成的系統(tǒng)干擾問題，提升企業(yè)整體的經(jīng)濟效益，有助于促進企業(yè)的綠色發(fā)展，具有非常突出的社會效益。

為了滿足電動汽車充電的穩(wěn)定性和電站運營成本低化，運行控制策略原則如下：一是保證電能輸出的穩(wěn)定性；二是大程度消納光電能；三是大限度實現(xiàn)削峰填谷作用；四是降低對電網(wǎng)的沖擊。

根據(jù)西安市階梯電價運行原則（見表1），結(jié)合運行控制策略原則，設計優(yōu)化策略。

根據(jù)峰平谷電價的時間段分布進行控制階段的設定，為3級調(diào)控方式，具體如下。

在用電谷值期間，其電價成本低，可由市電進行充電供能并給儲能模塊進行充電作業(yè)，保證在平或峰值期間儲能模塊的電量供給。在谷值期間，市電總負荷量也處于低位，在此期間進行供電和儲能充電作業(yè)可提高夜間用電量，達到“填谷”的作用。
在平值期間，電價為中等檔次。此時控制策略采取光伏供電預先形式：如果光伏電量能夠滿足電動汽車需求，則單獨供電；如果光伏電量無法滿足電動汽車需求時，則利用儲能設備進行供電（儲能設備電能余量需滿足在高峰期與光伏整體的穩(wěn)定輸出），仍然不足時需采取市電供電措施。
在峰值期間，電價為高檔。此時應盡量避免采取市電供電：首先，用光伏進行供電，利用儲能設備進行穩(wěn)定輸出配合；其次，如果光能源電量將出現(xiàn)缺口時，則應采用儲能設備進行補充，穩(wěn)定輸出；后，在二者均無法滿足供電需求時，補充市電進行充電作業(yè)。光儲充一體式充電站運行控制如圖3所示。

4安科瑞Acrel-2000ES儲能能量管理系統(tǒng)解決方案

4.1概述

安科瑞Acrel-2000ES儲能能量管理系統(tǒng)具有完善的儲能監(jiān)控與管理功能，涵蓋了儲能系統(tǒng)設備(PCS、BMS、電表、消防、空調(diào)等)的詳細信息，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢與分析、可視化監(jiān)控、報警管理、統(tǒng)計報表等功能。在應用上支持能量調(diào)度，具備計劃曲線、削峰填谷、需量控制、備用電源等控制功能。系統(tǒng)對電池組性能進行實時監(jiān)測及歷史數(shù)據(jù)分析、根據(jù)分析結(jié)果采用智能化的分配策略對電池組進行充放電控制，優(yōu)化了電池性能，提高電池壽命。系統(tǒng)支持Windows操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫采用SQLServer。本系統(tǒng)既可以用于儲能一體柜，也可以用于儲能集裝箱，是專門用于儲能設備管理的一套軟件系統(tǒng)平臺。

4.2適用場合

系統(tǒng)可應用于城市、高速公路、工業(yè)園區(qū)、工商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、智能建筑、海島、無電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。

工商業(yè)儲能四大應用場景

1）工廠與商場：工廠與商場用電習慣明顯，安裝儲能以進行削峰填谷、需量管理，能夠降低用電成本，并充當后備電源應急；

2）光儲充電站：光伏自發(fā)自用、供給電動車充電站能源，儲能平抑大功率充電站對于電網(wǎng)的沖擊；

3）微電網(wǎng)：微電網(wǎng)具備可并網(wǎng)或離網(wǎng)運行的靈活性，以工業(yè)園區(qū)微網(wǎng)、海島微網(wǎng)、偏遠地區(qū)微網(wǎng)為主，儲能起到平衡發(fā)電供應與用電負荷的作用；

4）新型應用場景：工商業(yè)儲能探索融合發(fā)展新場景，已出現(xiàn)在5G基站、換電重卡、港口岸電等眾多應用場景。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.4系統(tǒng)功能

4.4.1實時監(jiān)測

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機界面友好，應能夠以系統(tǒng)一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各回路斷路器、隔離開關(guān)等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號。其中，各子系統(tǒng)回路電參量主要有：三相電流、三相電壓、總有功功率、總無功功率、總功率因數(shù)、頻率和正向有功電能累計值；狀態(tài)參數(shù)主要有：開關(guān)狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。

系統(tǒng)應可以對分布式電源、儲能系統(tǒng)進行發(fā)電管理，使管理人員實時掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息、儲能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲能單元運行功率設置等。

系統(tǒng)應可以對儲能系統(tǒng)進行狀態(tài)管理，能夠根據(jù)儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進行及時告警，并支持定期的電池維護。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)界面包括系統(tǒng)主界面，包含微電網(wǎng)光伏、風電、儲能、充電樁及總體負荷組成情況，包括收益信息、天氣信息、節(jié)能減排信息、功率信息、電量信息、電壓電流情況等。根據(jù)不同的需求，也可將充電，儲能及光伏系統(tǒng)信息進行顯示。

圖2系統(tǒng)主界面

子界面主要包括系統(tǒng)主接線圖、光伏信息、風電信息、儲能信息、充電樁信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計列表等。

光伏界面

本界面用來展示對光伏系統(tǒng)信息，主要包括逆變器直流側(cè)、交流側(cè)運行狀態(tài)監(jiān)測及報警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計及分析、并網(wǎng)柜電力監(jiān)測及發(fā)電量統(tǒng)計、電站發(fā)電量年有效利用小時數(shù)統(tǒng)計、發(fā)電收益統(tǒng)計、碳減排統(tǒng)計、輻照度/風力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運行數(shù)據(jù)進行展示。

本界面主要用來展示本系統(tǒng)的儲能裝機容量、儲能當前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。

儲能界面

本界面用來展示對BMS的參數(shù)進行設置，主要包括電芯電壓、溫度保護限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。

審核編輯 黃宇