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

關(guān)鍵詞：光儲(chǔ)充一體化電站；電動(dòng)汽車；低碳經(jīng)濟(jì)

0引言

為了應(yīng)對日益嚴(yán)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(shè)內(nèi)容。同時(shí)，隨著低碳經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步推進(jìn)，我國新能源產(chǎn)業(yè)進(jìn)入到一個(gè)蓬勃發(fā)展與快速推進(jìn)的時(shí)期，電動(dòng)汽車的普及是我國交通領(lǐng)域重*的車用能源綠色行動(dòng)。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(jìn)步。光儲(chǔ)充一體化電站的建設(shè)提供了一個(gè)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(shí)確保了負(fù)載輸出的*效，值得進(jìn)行大力推廣發(fā)展和應(yīng)用。我國的電網(wǎng)建設(shè)在飛速發(fā)展，為提升其安全性與可靠性，需要加大相應(yīng)的電站建設(shè)。結(jié)合光能發(fā)電技術(shù)，進(jìn)行光儲(chǔ)充一體化電站建設(shè)，對推進(jìn)整體電網(wǎng)建設(shè)。發(fā)展完善國內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作具有重要作用。

面對零碳目標(biāo)下新能源+儲(chǔ)能快速規(guī)模化發(fā)展的新機(jī)遇，持續(xù)深化技術(shù)創(chuàng)新，以更科學(xué)合理的系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)進(jìn)一步挖掘和提升儲(chǔ)能的服務(wù)價(jià)值，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能與電網(wǎng)從被動(dòng)適應(yīng)向主動(dòng)安全、主動(dòng)支撐轉(zhuǎn)變，為構(gòu)建上下游產(chǎn)業(yè)鏈命運(yùn)共同體、促進(jìn)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)保障。

1光儲(chǔ)充一體式充電站建設(shè)意義

光儲(chǔ)充一體化模式就是將光伏發(fā)電、儲(chǔ)能電池和充電樁組成一個(gè)微電網(wǎng)，利用光伏發(fā)電，將電量存儲(chǔ)在儲(chǔ)能電池中，當(dāng)發(fā)電不穩(wěn)定時(shí)，儲(chǔ)能電池將電量供給充電樁使用。充電樁通過光儲(chǔ)充系統(tǒng)，將清潔電源輸送給新能源汽車進(jìn)行智能化柔性充電。目前，**雙碳政策的發(fā)展方向，順應(yīng)發(fā)展趨勢。其次，光儲(chǔ)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(dá)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(chǔ)充電站中的儲(chǔ)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(hù)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。后，光儲(chǔ)充電站為動(dòng)力電池回收提供途徑。我國正迎來動(dòng)力電池的退役潮，退役電池可回收作為光儲(chǔ)充電站的儲(chǔ)能電池使用，將動(dòng)力電池價(jià)值大化同時(shí)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(jìn)行整個(gè)建設(shè)過程中需要建立起一個(gè)完整完善的供電系統(tǒng)，并且對應(yīng)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(shè)置光儲(chǔ)充一體化電站建設(shè)十分重要，并且進(jìn)行電站建設(shè)時(shí)還要考慮充電站整體的占地面積情況。通常，需建設(shè)完整的光儲(chǔ)充配電系統(tǒng)，滿足實(shí)際用電需要。當(dāng)整個(gè)光儲(chǔ)充一體化電站系統(tǒng)在進(jìn)行子系統(tǒng)連接時(shí)，會(huì)采用三相交流母線接入的方式將光伏系統(tǒng)設(shè)備線路與存儲(chǔ)系統(tǒng)、設(shè)備線路以及充電設(shè)備線路進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，再進(jìn)行并網(wǎng)設(shè)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(gè)光儲(chǔ)充電站能夠自己發(fā)電并自己用電，完成電能的消耗，實(shí)現(xiàn)良好的儲(chǔ)電用電保障功能。

2光儲(chǔ)充一體化電站系統(tǒng)研究

光儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)充一體化電站建設(shè)過程中需要安裝的各類設(shè)備以及光儲(chǔ)充一體化電站建設(shè)完成后對整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行情況的全*控制，以保證光儲(chǔ)充一體化電站的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.1光儲(chǔ)充一體化電站設(shè)備

總體來說，光儲(chǔ)充一體化電站的設(shè)備主要由光伏設(shè)備、儲(chǔ)能設(shè)備以及充電設(shè)備3個(gè)部分組成。

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

儲(chǔ)能設(shè)備的設(shè)置需要考慮儲(chǔ)能容量的實(shí)際配置情況，對應(yīng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)在進(jìn)行充放電時(shí)，需要考慮充放電的周期和充放電的實(shí)際效率，并對充放電的上限值和下限值進(jìn)行控制。儲(chǔ)能設(shè)備和儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行過程中，需要對儲(chǔ)能系統(tǒng)本身的建設(shè)成本和效益進(jìn)行估算，這一過程通常利用儲(chǔ)能設(shè)備或儲(chǔ)能系統(tǒng)的使用壽命模型進(jìn)行預(yù)測，由此計(jì)算出儲(chǔ)能設(shè)備或儲(chǔ)能系統(tǒng)在運(yùn)行全過程中能夠產(chǎn)生的終效益。目前來說，常見的儲(chǔ)能方式之一就是運(yùn)用電池進(jìn)行儲(chǔ)能。由于電池本身完成充放電的次數(shù)是有限的，應(yīng)對整體效益進(jìn)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(chǔ)能系統(tǒng)或設(shè)備成本的原因就是在日常使用過程中的維護(hù)與運(yùn)營，維護(hù)運(yùn)營工作本身需要成本，而維護(hù)和運(yùn)營工作的成果對儲(chǔ)能系統(tǒng)本身的使用壽命也有比較突出的影響。

2.2光儲(chǔ)充電站建設(shè)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

光儲(chǔ)充一體化電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。光儲(chǔ)充一體化電站系統(tǒng)本身在新能源汽車領(lǐng)域應(yīng)用較多，單獨(dú)設(shè)置的光伏模塊、儲(chǔ)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(gè)完整的微電網(wǎng)。對于光儲(chǔ)充一體化電站而言，這樣的微電網(wǎng)需要具備接入整個(gè)城市供電系統(tǒng)以及供電線路的基礎(chǔ)功能。

在進(jìn)行電站建設(shè)的時(shí)候，基礎(chǔ)的就是需要包括光伏系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及充電系統(tǒng)3個(gè)方面。在此基礎(chǔ)上，還要配有相對應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)測整個(gè)電站的充放電情況，對電站的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)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(shè)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(dòng)化技術(shù)和信息技術(shù)建立一個(gè)完整的云端綜合控制管理平臺(tái)，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合性處理、預(yù)測與分析，更好地完成整個(gè)系統(tǒng)中電力的優(yōu)化配置與調(diào)度工作，準(zhǔn)確下達(dá)對總系統(tǒng)的控制命令，從而使整個(gè)光儲(chǔ)充一體化電站的功能得到完善與提升。

2.3光儲(chǔ)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(tái)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(jìn)行預(yù)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(chǔ)充一體化電站電的發(fā)電功率進(jìn)行限制補(bǔ)充以及調(diào)整，從而使得整個(gè)光儲(chǔ)充一體化電站的發(fā)電穩(wěn)定，并且不會(huì)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(gè)工業(yè)園區(qū)進(jìn)行用電的情況，此時(shí)可以考慮切換到一個(gè)離網(wǎng)運(yùn)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(gè)工廠仍然在有序穩(wěn)定的進(jìn)行相應(yīng)的生產(chǎn)工作，通過對儲(chǔ)電、儲(chǔ)能、光伏發(fā)電等設(shè)備實(shí)際運(yùn)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(shè)備整體配置情況

通過對光儲(chǔ)充一體化電氣設(shè)備的整體系統(tǒng)模型構(gòu)建，優(yōu)化整體用電設(shè)施設(shè)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(shè)備的整體配置不斷優(yōu)化，對各項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行革新和改進(jìn)，以確保終電站建設(shè)完成后效益的大化。

3能量管理系統(tǒng)各功能的實(shí)現(xiàn)

光伏電站本身會(huì)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(yīng)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(dú)的充電設(shè)施與裝置比較明顯的特點(diǎn)就是容易在用電高峰時(shí)對電網(wǎng)造成波動(dòng)，這種集中性的充電工作增加了整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行負(fù)擔(dān)?？傮w而言，城市整體的電路系統(tǒng)建設(shè)中缺少對大規(guī)模充電設(shè)施的考慮。如果將充電設(shè)備直接進(jìn)行配網(wǎng)，那么需要對相應(yīng)的變電氣和線路進(jìn)行改造，增加整體建設(shè)成本。如果建設(shè)了光儲(chǔ)充一體化電站，可以在用電量較大的時(shí)候通過光儲(chǔ)充電站對設(shè)備用電情況進(jìn)行補(bǔ)充，減少接入電網(wǎng)時(shí)可能造成的系統(tǒng)干擾問題，提升企業(yè)整體的經(jīng)濟(jì)效益，有助于促進(jìn)企業(yè)的綠色發(fā)展，具有非常突出的社會(huì)效益。

為了滿足電動(dòng)汽車充電的穩(wěn)定性和電站運(yùn)營成本低化，運(yùn)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(shí)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(jià)運(yùn)行原則（見表1），結(jié)合運(yùn)行控制策略原則，設(shè)計(jì)優(yōu)化策略。

根據(jù)峰平谷電價(jià)的時(shí)間段分布進(jìn)行控制階段的設(shè)定，為3級(jí)調(diào)控方式，具體如下。

在用電谷值期間，其電價(jià)成本低，可由市電進(jìn)行充電供能并給儲(chǔ)能模塊進(jìn)行充電作業(yè)，保證在平或峰值期間儲(chǔ)能模塊的電量供給。在谷值期間，市電總負(fù)荷量也處于低位，在此期間進(jìn)行供電和儲(chǔ)能充電作業(yè)可提高夜間用電量，達(dá)到“填谷”的作用。
在平值期間，電價(jià)為中等檔次。此時(shí)控制策略采取光伏供電預(yù)先形式：如果光伏電量能夠滿足電動(dòng)汽車需求，則單獨(dú)供電；如果光伏電量無法滿足電動(dòng)汽車需求時(shí)，則利用儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行供電（儲(chǔ)能設(shè)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(shí)需采取市電供電措施。
在峰值期間，電價(jià)為高檔。此時(shí)應(yīng)盡量避免采取市電供電：首先，用光伏進(jìn)行供電，利用儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行穩(wěn)定輸出配合；其次，如果光能源電量將出現(xiàn)缺口時(shí)，則應(yīng)采用儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)充，穩(wěn)定輸出；后，在二者均無法滿足供電需求時(shí)，補(bǔ)充市電進(jìn)行充電作業(yè)。光儲(chǔ)充一體式充電站運(yùn)行控制如圖3所示。

4安科瑞Acrel-2000ES儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)解決方案

4.1概述

安科瑞Acrel-2000ES儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)具有完善的儲(chǔ)能監(jiān)控與管理功能，涵蓋了儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備(PCS、BMS、電表、消防、空調(diào)等)的詳細(xì)信息，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢與分析、可視化監(jiān)控、報(bào)警管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能。在應(yīng)用上支持能量調(diào)度，具備計(jì)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(jìn)行實(shí)時(shí)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(jìn)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(chǔ)能一體柜，也可以用于儲(chǔ)能集裝箱，是專門用于儲(chǔ)能設(shè)備管理的一套軟件系統(tǒng)平臺(tái)。

4.2適用場合

系統(tǒng)可應(yīng)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(chǔ)能四大應(yīng)用場景

1）工廠與商場：工廠與商場用電習(xí)慣明顯，安裝儲(chǔ)能以進(jìn)行削峰填谷、需量管理，能夠降低用電成本，并充當(dāng)后備電源應(yīng)急；

2）光儲(chǔ)充電站：光伏自發(fā)自用、供給電動(dòng)車充電站能源，儲(chǔ)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(yùn)行的靈活性，以工業(yè)園區(qū)微網(wǎng)、海島微網(wǎng)、偏遠(yuǎn)地區(qū)微網(wǎng)為主，儲(chǔ)能起到平衡發(fā)電供應(yīng)與用電負(fù)荷的作用；

4）新型應(yīng)用場景：工商業(yè)儲(chǔ)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(yīng)用場景。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.4系統(tǒng)功能

4.4.1實(shí)時(shí)監(jiān)測

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機(jī)界面友好，應(yīng)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(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)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(dòng)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(hào)。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(jì)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(yīng)可以對分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電管理，使管理人員實(shí)時(shí)掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息、儲(chǔ)能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲(chǔ)能單元運(yùn)行功率設(shè)置等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)管理，能夠根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)告警，并支持定期的電池維護(hù)。

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(fēng)電、儲(chǔ)能、充電樁及總體負(fù)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(chǔ)能及光伏系統(tǒng)信息進(jìn)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(fēng)電信息、儲(chǔ)能信息、充電樁信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計(jì)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(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測及報(bào)警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、并網(wǎng)柜電力監(jiān)測及發(fā)電量統(tǒng)計(jì)、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、輻照度/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

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

儲(chǔ)能界面

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

審核編輯 黃宇