摘 要:針對工業園區的供電可靠性低以及電費較高等情況，根據工業園區自身需求以及現有條件，本文提出來一種合理配置屋頂光伏、車棚光伏、充電樁以及儲能等設施的方案，對其主要設備進行整合，使空間利用大，提高園區的供電穩定性，滿足園區的供電需求。

關鍵詞:光伏 充電樁 儲能 光儲充一體化

0.引言

近年來，新能源迅速發展，并在市場占據了一定規模，近年來由于光伏發電得到了政府政策的支持，發展快，但是光伏卻也給電網帶來了不可忽略的影響，配置新能源汽車充電站能夠起到平衡配電網負荷的作用，但新能源充電站規模較大，又會造成局部電網負荷較大的情況，光儲充一體化電站集光伏發電、充電站、儲能電站一體，既可以就地消納光伏發電，又可以減輕光伏電站與充電站單獨帶給電網的負面影響。工業園區擁有閑置辦公屋頂以及廣闊的工業廠房屋頂，存在用電量大且用電時段分布不均等情況，而且工業園附近聚集著大量新能源車輛，有著建設光儲充項目的天然優勢條件，光儲充電站可以根據園區需要與配電網靈活互動，從而達到靈活性、經濟性、維護檢修簡便性，實現發電與供電基本平衡。

1.系統組成

1.1 必要性分析

工業園區光儲充一體化電站主要由光伏發電系統、汽車充電樁、儲能系統、市電和能量管理系統組成。系統構架圖1所示：

圖1 系統構架圖

1.2 光伏配置方案

屋頂分布式光伏發電系統是光伏系統與建筑屋面結合常見的一種，是方案集成的是BAPV的形式，光伏組件不僅滿足光伏發電的功能要求，同時還要兼顧建筑物的基本功能要求，更能對建筑物起到隔熱保溫的作用。

園區光伏電站一般為屋頂光伏和車棚光伏，限制于園區內部，建設面積一般較小，組件選用單晶Perc組件，逆變器選用組串式逆變器，以提高光伏發電效率，根據項目實際情況選擇配置匯流箱以及其它配電設備。

1.3 充電樁配置方案

工業園區充電樁需具備集功率變換、充電控制、人機交互控制、通訊、計費計量等于一體，具有良好的防塵、防水功能，還可靈活適應室內、室外運營維護。充電樁的功率轉換單元遵循電源模塊化設計原則滿足多種類型的車輛充電。充電樁還需具備多重保護功能，輸入輸出具備雙重安全保護措施，充電時可實時監測充電電纜的連接狀態、連接異常時立即停止充電，確保充電過程中的人身和車輛安全。人性化的界面顯示和控制引導功能，讓客戶方便快速完成充電過程，對外提供CAN、以太網等多種通信接口，與運營管理中心實時通信，實時監測充電樁運行狀態。

4.4 儲能配置方案

儲能系統由儲能電池（含儲能電池和電池管理系統）、消防系統、監控系統、溫控系統、照明系統等主要組件構成。

儲能電池一般選用磷酸鐵鋰電池（LFP），具備比能量高、循環壽命長、成本低、性價比高、可大電流充放電、耐高溫、高能量密度、無記憶、安全無污染等特點。

另外配套儲能雙向變流器（PCS）以及直流匯流柜以及BMS等設備，園區可利用空間較小，儲能系統一般選用集成在幾個儲能集裝箱內。

2.接入方案

工業園區光儲充電站配置專門的變壓器，根據充電樁的實際容量配置合理的變壓器型號和數量，光伏系統、充電站以及儲能系統均接入專變的低壓側，變壓器變壓后經環網柜接入工業園區10kV母線側，并在環網柜內加裝總計量裝置以便于費用結算。下圖為一般工業園區光儲充一體化電站電氣一次接線圖。

圖2 光儲充一體化電站電氣一次接線圖

2.1能量管理系統的建設方案

光儲充一體化電站需要能量管理系統對能源數據進行收集、管理、分析，對光儲充電站進行分散控制和集中管理、優化能源調度和平衡指揮系統，采用SCADA/EMS/DMS技術，從而實現對光伏出力管理、充電樁調度以及儲能系統充放電管理。能量管理系統常用模式有固定充放時段模式、計劃曲線模式以及負荷跟蹤模式。

2.2運行策略

白天，當光伏容量較小充電樁容量較大時，光伏優先為充電樁供電，一般情況不會出現余電，再利用儲能設備提前儲備好的市電進行供電；當光伏容量較大充電樁容量較小時，光伏優先為充電樁供電，當出現余電時，給儲能充電；儲能充滿后，余電上網。儲能系統可以根據現場實際需求以及當地峰谷電價進行“一充一放"以及“兩充兩放模式"。儲能系統正常情況下并網運行，電網停電時可離網運行，主要作用為備用電源，兼顧削峰填谷功能。

3.安科瑞微電網能量管理系統解決方案

Acrel-2000MG微電網能量管理系統能夠對微電網的源、網、荷、儲能系統、充電負荷進行實時監控、診斷告警、全景分析、有序管理和控制，滿足微電網運行監視化、安全分析智能化、調整控制前瞻化、全景分析動態化的需求，完成不同目標下光儲充資源之間的靈活互動與經濟優化運行，實現能源效益、經濟效益和環境效益。

系統主界面，包含微電網光伏、風電、儲能、充電樁及總體負荷情況，體現系統主接線圖、光伏信息、風電信息、儲能信息、充電樁信息、告警信息、收益、環境等。

儲能監控

系統綜合數據：電參量數據、充放電量數據、節能減排數據；

運行模式：峰谷模式、計劃曲線、需量控制等；

統計電量、收益等數據；

儲能系統功率曲線、充放電量對比圖，實時掌握儲能系統的整體運行水平。

光伏監控

光伏系統總出力情況

逆變器直流側、交流側運行狀態監測及報警

逆變器及電站發電量統計及分析

并網柜電力監測及發電量統計

電站發電量年有效利用小時數統計，識別低效發電電站；

發電收益統計(補貼收益、并網收益)

輻照度/風力/環境溫濕度監測

并網電能質量監測及分析

光伏預測

以海量發電和環境數據為根源，以高精度數值氣象預報為基礎，采用多維度同構異質BP、LSTM神經網絡光功率預測方法。

時間分辨率：15min

超短期未來4h預測精度＞90%

短期未來72h預測精度＞80%

短期光伏功率預測

超短期光伏功率預測

數值天氣預報管理

誤差統計計算

實時數據管理

歷史數據管理

光伏功率預測數據人機界面

充電樁系統

實時監測充電系統的充電電壓、電流、功率及各充電樁運行狀態；

統計各充電樁充電量、電費等；

針對異常信息進行故障告警；

根據用電負荷柔性調節充電功率。

電能質量

對整個系統范圍內的電能質量和電能可靠性狀況進行持續性的監測。如電壓諧波、電壓閃變、電壓不平衡等穩態數據和電壓暫升/暫降、電壓中斷暫態數據進行監測分析及錄波展示，并對電壓、電流瞬變進行監測。

4.設備選型

除了微電網能量管理平臺外，還具備現場傳感器、智能網關等設備，組成了完整的“云-邊-端"能源數字化體系，具體包括高低壓配電綜合保護和監測產品、電能質量在線監測裝置、電能質量治理、照明控制、充電樁、電氣消防類解決方案等，可以為虛擬電廠企業級的能源管理系統提供一站式服務能力。

4.結語

本文提出一種園區光儲充配置方案，包括光伏組件、逆變器、充電樁的選型、儲能電池和PCS的選型以及系統接入方案的確定和能量管理模式。園區建設光儲充電站能夠提高園區的電能質量，對單一的光伏電站和充電站的不利影響進行了補充，光儲充一體化電站不僅僅適用于園區等用戶側，還可以應用到配網側。光儲充一體化電站必定會成為配電網中的重要組成部分。

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