安科瑞 劉(liú)邁

　　摘(zhāi)要：隨著電(diàn)動(dòng)汽車(chē)數量的激增(zēng)
，城(chéng)市(shì)充電基(jī)礎設施的建設麵(miàn)臨著的(dí)挑戰與機遇。新(xīn)能(néng)源光儲充(chōng)一(yī)體化電站(zhàn)作為(wéi)一種集(jí)光伏發電，儲能(néng)與(yǔ)充電技(jì)術(shù)於一(yī)體(tǐ)的性能源係統
，正逐(zhú)漸成(chéng)為(wéi)解決電動汽車充(chōng)電問(wèn)題，優化(huà)電網運行，促(cù)進可(kě)再(zài)生(shēng)能源(yuán)利用的重(zhòng)要(yào)途(tú)徑。本文就此闡述(shù)了(liǎo)新(xīn)能源光儲充一體(tǐ)化電站(zhàn)的(dí)現狀
，分析了其關鍵技(jì)術(shù)存在難(nán)點及(jí)對(duì)策
，旨在為相(xiāng)關(guān)領(lǐng)域(yù)的(dí)研究(jiū)和(hé)實踐提供有益(yì)的(dí)參考(kǎo)和借(jiè)鑒。

　　關(guān)鍵(jiàn)詞(cí)：新能源(yuán)
；光儲充一(yī)體(tǐ)化
；電站建設
；關鍵技(jì)術

　　1 新能(néng)源光(guāng)儲(chǔ)充一(yī)體(tǐ)化電(diàn)站概述(shù)

　　1.1 新能源光儲充一(yī)體化電(diàn)站係統(tǒng)

　　在(zài)能源(yuán)技(jì)術領域中(zhōng)
，“光(guāng)儲(chǔ)充"這一(yī)術(shù)語地概(gài)括了(liǎo)三種核(hé)心(xīn)功能：“光"代(dài)表(biǎo)光伏發(fā)電(diàn)技術(shù)
；“儲"則指的(dí)是電能儲(chǔ)存(cún)係(xì)統(tǒng)及(jí)其配(pèi)套設(shè)備(bèi)
；“充"是為電動(dòng)汽(qì)車等(děng)移動設備提(tí)供(gōng)電(diàn)力補(bǔ)給的交直(zhí)流(liú)充電樁。光儲充一體化(huà)概(gài)念
，實質上(shàng)是(shì)一個集(jí)成了(liǎo)上(shàng)述三項(xiàng)功能，配(pèi)套設備及必要(yào)監控與保護機製的小型自給(gěi)自(zì)足能源(yuán)係統(tǒng)。因此
，光(guāng)儲(chǔ)充(chōng)一(yī)體化(huà)電站是基於(yú)這(zhè)種(zhǒng)小(xiǎo)型自我(wǒ)供(gōng)電(diàn)係統(tǒng)構(gòu)建的
，其核心目(mù)標(biāo)是為電(diàn)動(dòng)汽(qì)車提供(gōng)，可(kě)靠的充電服(fú)務(wù)。

　　光儲充(chōng)一體(tǐ)化充電(diàn)站相較(jiào)於(yú)傳統充電站有著諸(zhū)多(duō)優勢(shì)。首(shǒu)先
，在(zài)能源(yuán)來(lái)源與利用(yòng)方(fāng)麵
，光(guāng)儲充(chōng)一(yī)體化充電站依(yī)托(tuō)於(yú)光伏(fú)發(fā)電(diàn)技術(shù)
，實現(xiàn)了(liǎo)可再生(shēng)能源的(dí)直接(jiē)轉化與應用
，同時(shí)結合(hé)儲(chǔ)能係統
，有效儲(chǔ)存(cún)餘電並在需要時釋(shì)放(fàng)
，不(bù)僅提升了(liǎo)能源利(lì)用效率(shuài)
，降低(dī)充(chōng)電(diàn)成(chéng)本
，還(huán)減少了(liǎo)對電網的依賴
，降低(dī)了(liǎo)因電網(wǎng)負荷(hé)波動帶(dài)來(lái)的不(bù)確(què)定性。其次
，光儲充一體化(huà)充(chōng)電站(zhàn)以(yǐ)其(qí)低排(pái)放的(dí)特性(xìng)
，降低了(liǎo)對環(huán)境的(dí)汙(wū)染(rǎn)
，為(wéi)應對(duì)全球氣候變(biàn)化做出(chū)了(liǎo)積(jī)極(jí)貢獻(xiàn)。再者
，光儲(chǔ)充一(yī)體化充電(diàn)站在對電網的(dí)影響(xiǎng)上也表(biǎo)現。通過儲(chǔ)能係統的調(tiáo)節(jié)作用
，該類(lèi)型(xíng)充電站能夠平(píng)滑(huá)電力(lì)需(xū)求(qiú)曲綫(xiàn)
，減(jiǎn)少(shǎo)對電網的(dí)瞬間(jiān)高負(fù)荷需求
，從而降低(dī)電(diàn)網的運(yùn)行壓(yā)力(lì)和風(fēng)險。所以(yǐ)
，目前非常(cháng)有必(bì)要建(jiàn)設(shè)數(shù)量(liáng)更多的光(guāng)儲充一(yī)體化充(chōng)電(diàn)站(zhàn)。

　　1.2 新能源(yuán)光儲充(chōng)一體(tǐ)化電(diàn)站(zhàn)分(fēn)類

　　新(xīn)能源(yuán)光(guāng)儲充一(yī)體(tǐ)化電站主(zhǔ)要(yào)分(fēn)為(wéi)兩類。

　　（1）電(diàn)動汽車型光儲(chǔ)充一(yī)體化電站(zhàn)主要麵向(xiàng)電(diàn)動汽(qì)車的(dí)充電需(xū)求
，集光(guāng)伏發電(diàn)，儲(chǔ)能(néng)，充電於一體(tǐ)
，為電動汽車提供綠色，便捷，的充電服(fú)務(wù)。這類電站通常建設在(zài)公共(gòng)充(chōng)電區域(yù)
，如(rú)商業體，旅遊景區，公(gōng)共(gòng)服務機構(gòu)等人流量較(jiào)大(dà)的(dí)區(qū)域附近(jìn)
，以及公交樞(shū)紐，道(dào)路(lù)客運(yùn)站，物流(liú)貨運站等(děng)商用車(chē)和日(rì)均充電(diàn)量大的車輛集(jí)中區域。它們不僅能(néng)夠(gòu)滿(mǎn)足(zú)電(diàn)動(dòng)汽車的充電需(xū)求(qiú)
，還(huán)能通過光伏(fú)發電和儲(chǔ)能係(xì)統(tǒng)的(dí)結(jié)合
，實現(xiàn)能(néng)源的利用(yòng)和(hé)綠色排放
，降低對(duì)電網的(dí)依(yī)賴(lài)和(hé)負荷壓(yā)力(lì)。

　　（2）戶用(yòng)型(xíng)光儲(chǔ)充(chōng)一體化(huà)電(diàn)站(zhàn)則主要(yào)麵(miàn)向(xiàng)家庭用(yòng)戶
，將(jiāng)光伏發電，儲(chǔ)能和電動汽(qì)車充(chōng)電(diàn)功能集成(chéng)到家(jiā)庭(tíng)用電係統中
，實(shí)現家(jiā)庭(tíng)用(yòng)電(diàn)的(dí)自給自(zì)足和(hé)綠色排(pái)放(fàng)。這(zhè)類(lèi)電(diàn)站通(tōng)常安裝(zhuāng)在(zài)居民住宅(zhái)的(dí)屋頂(dǐng)或庭院(yuàn)中
，利(lì)用太陽(yáng)能進(jìn)行光(guāng)伏(fú)發電
，並(bìng)將多(duō)餘(yú)的(dí)電(diàn)能(néng)儲存在(zài)儲(chǔ)能係統中
，供(gōng)家庭(tíng)用(yòng)電(diàn)和電動(dòng)汽(qì)車充(chōng)電(diàn)使用。在陽光充足時
，光伏(fú)發(fā)電(diàn)係(xì)統可以(yǐ)為家庭(tíng)提(tí)供清潔(jié)的電力
，並將多(duō)餘的(dí)電能(néng)儲存起來
；在(zài)用(yòng)電(diàn)高峰期(qī)或(huò)光伏發(fā)電(diàn)不足時
，儲(chǔ)能(néng)係統可(kě)以釋放(fàng)電(diàn)能
，滿足家庭(tíng)用(yòng)電(diàn)和電(diàn)動(dòng)汽(qì)車的充(chōng)電(diàn)需(xū)求。

　　2 新能源光(guāng)儲(chǔ)充(chōng)一(yī)體(tǐ)化電(diàn)站建設關鍵(jiàn)技術

　　2.1 儲(chǔ)能(néng)控製(zhì)

　　儲能係統包(bāo)括，的(dí)電(diàn)池管(guǎn)理(lǐ)係統(tǒng)（BMS），靈活的雙向(xiàng)變(biàn)流(liú)器(qì)（PCS）以及的保(bǎo)護與監(jiān)控設(shè)備(bèi)。儲(chǔ)能(néng)電池
，作為核心儲(chǔ)能(néng)元(yuán)件
，以鋰(lǐ)離子(zǐ)電池等(děng)高技(jì)術為(wéi)主(zhǔ)流(liú)
，憑借(jiè)其高(gāo)能(néng)量(liáng)密度，長循環(huán)壽命及充放(fàng)電(diàn)能力(lì)
，有效儲(chǔ)存光伏(fú)發(fā)電產(chǎn)生的多餘電能。BMS 則如同儲能(néng)電池(chí)的“智(zhì)慧大腦(nǎo)"
，實時監控電(diàn)池(chí)組(zǔ)的各項關鍵參數
，確(què)保其在(zài)安(ān)全範(fàn)圍(wéi)內(nèi)運(yùn)行(háng)
，同(tóng)時優(yōu)化充(chōng)放電策略
，延(yán)長電池(chí)使(shǐ)用(yòng)壽命(mìng)
，提升係統(tǒng)的經濟性和(hé)環(huán)保性(xìng)。

　　儲能係統(tǒng)需要(yào)根據光伏(fú)發電(diàn)，充電需求(qiú)和變壓(yā)器(qì)負荷率進(jìn)行充(chōng)放(fàng)電控(kòng)製(zhì)
，確(què)保光(guāng)伏發電的消(xiāo)納，滿(mǎn)足(zú)充(chōng)電需求
，並保(bǎo)障(zhàng)變壓(yā)器運行安全(quán)。

　　2.3 智能預(yù)測

　　預測(cè)包括光伏發電預(yù)測和(hé)負(fù)荷(hé)預測。通過(guò)算法(fǎ)能(néng)更(gēng)的(dí)預測(cè)光伏(fú)發電(diàn)和(hé)充(chōng)電需求(qiú)曲(qū)綫(xiàn)
，則可以幫助運營(yíng)方更的製(zhì)定能源(yuán)使用(yòng)策略
，包括儲能(néng)充(chōng)放電控製，充電價格製定
，確保在保(bǎo)障運(yùn)行(háng)安全的(dí)前提下(xià)實現收益(yì)。光儲(chǔ)充一體化(huà)電(diàn)站(zhàn)在(zài)服務電動(dòng)汽(qì)車充電(diàn)的(dí)同(tóng)時
，還需(xū)兼顧多樣(yàng)化的(dí)負(fù)荷需求
，特(tè)別是在商(shāng)業住宅(zhái)區(qū)和居民小(xiǎo)區內(nèi)部署(shǔ)時(shí)
，其運營復雜性顯(xiǎn)著(zhù)增(zēng)加。除了(liǎo)基(jī)本的充電(diàn)負(fù)荷(hé)外
，還(huán)需細(xì)致考(kǎo)慮照(zhào)明(míng)係統，生活清潔(jié)設(shè)備(bèi)（如(rú)洗(xǐ)衣機(jī)，洗碗機(jī)），商業運(yùn)營(yíng)所(suǒ)需的(dí)各類電(diàn)器
，以及辦公區(qū)域的電力消耗(hào)。

　　3Acrel-2000MG光儲(chǔ)充電站能(néng)量管(guǎn)理係統

　　3.1平(píng)台概述

　　Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管(guǎn)理(lǐ)係統滿足光(guāng)伏係統(tǒng)，儲(chǔ)能(néng)係統以及充(chōng)電站(zhàn)的(dí)接入
，進(jìn)行(háng)數(shù)據(jù)采集分(fēn)析(xī)
，直(zhí)接監視(shì)光(guāng)伏(fú)，儲能(néng)係(xì)統(tǒng)，充(chōng)電站運行狀態及健康狀況
，是(shì)一個(gè)集監(jiān)控係(xì)統(tǒng)，能量(liáng)管理，智(zhì)能預測為一(yī)體(tǐ)的管理係(xì)統。該係(xì)統(tǒng)在(zài)安(ān)全(quán)穩定的(dí)基(jī)礎(chǔ)上(shàng)以(yǐ)經濟優化(huà)運(yùn)行(háng)為(wéi)目標
，促進(jìn)新(xīn)能源(yuán)消(xiāo)納
，降低供電(diàn)成本(běn)。

　　3.2係統(tǒng)架(jià)構

　　微電網能(néng)量(liáng)管(guǎn)理係(xì)統(tǒng)應(yīng)采用分(fēn)層分布式結(jié)構
，整個能量管(guǎn)理係(xì)統在物(wù)理上(shàng)分為三(sān)個層(céng)：設備層(céng)，網絡通(tōng)信層(céng)和站控(kòng)層(céng)。站級通(tōng)信(xìn)網絡采用標準(zhǔn)以太網(wǎng)及TCP/IP通(tōng)信協(xié)議
，物理媒(méi)介可以(yǐ)為(wéi)光纖(xiān)，網(wǎng)綫(xiàn)，屏蔽雙絞(jiǎo)綫等。係(xì)統支持(chí)ModbusRTU，ModbusTCP，CDT，IEC60870-5-101，IEC60870-5-103，IEC60870-5-104，MQTT等通信(xìn)規約(yuē)。

　　本(běn)平台(tái)采(cǎi)用分層(céng)分布(bù)式結(jié)構進(jìn)行(háng)設計(jì)
，即站(zhàn)控(kòng)層，網(wǎng)絡層和設備(bèi)層
，詳細(xì)拓撲(pū)結構如下：

圖1典型微(wēi)電網能量(liáng)管理係(xì)統組網方式(shì)

　　4充(chōng)電站能(néng)量管(guǎn)理(lǐ)係(xì)統主要(yào)功(gōng)能(néng)

　　4.1 預測算(suàn)法(fǎ)

　　光(guāng)伏發電功率(shuài)預(yù)測(cè)係統(tǒng)通(tōng)過采集(jí)數值天(tiān)氣預報數據(jù)，實時環(huán)境(jìng)氣象數據，光伏電站實(shí)時(shí)輸(shū)出(chū)功率數(shù)據(jù)，光(guāng)伏(fú)組(zǔ)件(jiàn)運行狀態等信息
，結合相(xiāng)關算法模型
，實現短期功率預(yù)測(cè)（預(yù)測光伏電站(zhàn)未來0h-72h的光(guāng)伏輸出(chū)功率
，時(shí)間(jiān)分辨率(shuài)為(wéi)15min），超(chāo)短(duǎn)期功率預測(cè)（預(yù)測(cè)未(wèi)來15min-4h的(dí)光伏(fú)輸(shū)出(chū)功率(shuài)
，時間(jiān)分辨(biàn)率為(wéi)15min）功能。負荷預測根據(jù)歷史(shǐ)負(fù)荷數據
，結合生(shēng)產(chǎn)計劃(huá)，天氣等(děng)因素預測下一個周(zhōu)期的負荷(hé)需(xū)求
，協(xié)助(zhù)安排(pái)能源計(jì)劃(huá)和控(kòng)製策略。

　　係(xì)統結(jié)合(hé)光(guāng)伏發(fā)電預(yù)測(cè)和負荷(hé)預(yù)測(cè)數(shù)據計(jì)算充(chōng)電可用容量(liáng)
，結(jié)合充電(diàn)歷史特點(diǎn)對儲能(néng)進(jìn)行充放電(diàn)控(kòng)製
，或調(tiáo)整電(diàn)動汽車充電功(gōng)率，價格進行調控
，提(tí)高(gāo)係(xì)統穩定性的同時(shí)降(jiàng)低(dī)充電(diàn)成(chéng)本(běn)。

圖2 光功(gōng)率(shuài)預(yù)測

　　4.2 光(guāng)伏儲能(néng)能量管理(lǐ)策(cè)略

　　能量管理(lǐ)策略采用(yòng)基於(yú)博(bó)弈論(lùn)的(dí)功率(shuài)協(xié)調分配技術
，基於(yú)在通用設計平(píng)台(tái)和(hé)運(yùn)行環境上開(kāi)發(fā)能量(liáng)協(xié)調控製(zhì)策(cè)略(lüè)
，實(shí)現(xiàn)配網，分(fēn)布式(shì)可(kě)再(zài)生(shēng)能源(yuán)發電(diàn)，儲能裝置(zhì)，充電設(shè)施之間(jiān)能量(liáng)的(dí)互動融合和靈(líng)活調配(pèi)。係(xì)統(tǒng)在保障變壓(yā)器安全運行前提(tí)下進行優(yōu)化調(tiáo)控(kòng)
，有(yǒu)效消除峰(fēng)穀差(chà)，平滑負(fù)荷(hé)
，短(duǎn)時柔(róu)性擴容(róng)
，提高電力設備運行效(xiào)率(shuài)，補償負荷波(bō)動(dòng)。同時在不允許(xǔ)對(duì)電網送(sòng)電的情(qíng)況下還(huán)可以(yǐ)通(tōng)過調節光(guāng)伏(fú)發(fā)電(diàn)，儲能充電(diàn)，調(tiáo)節充(chōng)電樁等(děng)方式
，有效(xiào)防止(zhǐ)逆功率(shuài)。

圖3 能(néng)量(liáng)管(guǎn)理策略

　　4.3 有(yǒu)序充電(diàn)

　　有(yǒu)序充電策(cè)略主(zhǔ)要(yào)根據(jù)負荷允許(xǔ)容量變化來進(jìn)行充電許(xǔ)可(kě)或充(chōng)電功率控製(zhì)
，采用先(xiān)到先充或權(quán)限優先等策略
，保(bǎo)障(zhàng)電網運行(háng)穩(wěn)定。係統實(shí)時監(jiān)測變(biàn)壓器(qì)負荷率
，計算變(biàn)壓器剩餘(yú)容量
，結合充電需求和(hé)儲能係統放電容(róng)量對充電(diàn)進行(háng)動(dòng)態控製(zhì)
，包括(kuò)：用戶(hù)權(quán)限識(shí)別(bié)，充電行為統計(jì)，充(chōng)電(diàn)功(gōng)率(shuài)控製(zhì)，允(yǔn)許/禁(jīn)止新增(zēng)充電，調整充(chōng)電價(jià)格(gé)等方式來(lái)引導用戶(hù)充電需(xū)求
，培(péi)養用戶充電(diàn)習慣
，提(tí)高電網(wǎng)對(duì)充電的友(yǒu)好(hǎo)度和容納能力(lì)。

圖4 有序充電(diàn)管理

　　4.4 充(chōng)電運營管(guǎn)理

　　安科瑞充電(diàn)運(yùn)營(yíng)管(guǎn)理(lǐ)平台是基於物(wù)聯(lián)網(wǎng)和大數據技術的(dí)充(chōng)電(diàn)設施管(guǎn)理係(xì)統(tǒng)
，可(kě)以(yǐ)實現對(duì)充電樁(zhuāng)的監(jiān)控(kòng)，調(tiáo)度(dù)和管理
，提高充(chōng)電樁的利(lì)用率(shuài)和(hé)充(chōng)電(diàn)效率
，提(tí)升(shēng)用(yòng)戶(hù)的充電體(tǐ)驗和(hé)服務質(zhì)量。用(yòng)戶可以通(tōng)過(guò)APP或小(xiǎo)程序(xù)提前預(yù)約(yuē)充(chōng)電
，避免在(zài)充電站排隊(duì)等待的情(qíng)況(kuàng)
，同時(shí)也能(néng)為(wéi)充電站(zhàn)提供更的(dí)充電(diàn)需求數(shù)據
，方便(biàn)後續的調(tiáo)度和管理(lǐ)。平(píng)台支(zhī)持掃(sǎo)碼/刷(shuā)卡(qiǎ)充電，尋(xún)樁導航，訂(dìng)單(dān)管(guǎn)理，充電樁監控，收益分析等功能。

圖5 充(chōng)電(diàn)運營(yíng)管(guǎn)理

　　5.硬(yìng)件及(jí)其配套(tào)產(chǎn)品

　　6結(jié)束(shù)語

　　綜上(shàng)所(suǒ)述(shù)
，新(xīn)能(néng)源光儲充(chōng)一(yī)體化電(diàn)站建(jiàn)設的(dí)關鍵技術涉(shè)及光(guāng)伏電(diàn)池，儲能係統(tǒng)，充放電(diàn)儲(chǔ)能協同(tóng)調度(dù)以及濾(lǜ)波器優化(huà)等多(duō)個方(fāng)麵(miàn)。未(wèi)來(lái)
，隨著(zhuó)技術的(dí)不斷(duàn)進步(bù)和應(yīng)用的深(shēn)入推廣(guǎng)
，新能源光儲(chǔ)充一(yī)體(tǐ)化電(diàn)站將在能(néng)源領域(yù)發揮(huī)更加重要(yào)的(dí)作用
，為(wéi)實(shí)現(xiàn)全(quán)球能源可(kě)持續(xù)發展(zhǎn)目(mù)標貢獻更大的(dí)力(lì)量(liáng)。同(tóng)時
，我們(mén)也需要持(chí)續(xù)關注(zhù)技(jì)術發展(zhǎn)趨(qū)勢和市場變化
，不斷(duàn)優化和(hé)*電站建設方案
，以應(yīng)對日(rì)益(yì)復雜的能(néng)源挑(tiāo)戰(zhàn)。

　　【參考(kǎo)文獻】

　　【1】許立(lì),紀(jì)錦超(chāo),馮(féng)桂(guì)賢(xián).新(xīn)能源(yuán)光儲(chǔ)充一(yī)體(tǐ)化(huà)電站建(jiàn)設(shè)關鍵技術研究分析(xī)[J].應用能(néng)源技術,2022(12):52-55.

　　【2】黎耀華,賈衛(wèi)歌(gē).光儲充(chōng)一(yī)體(tǐ)化(huà)充(chōng)電站(zhàn)係統研究[J].機(jī)械工程與自動化(huà),2023(01):224-226.

　　【3】曹 雷.試論新能源(yuán)光儲充(chōng)一體(tǐ)化電(diàn)站建(jiàn)設(shè)的關鍵技術

　　【4】安(ān)科瑞(ruì)高(gāo)校能效(xiào)解決(jué)方(fāng)案2022.5版(bǎn).

　　【5】安科(kē)瑞企業微電網設(shè)計與(yǔ)應(yīng)用手冊2022.05版.