新能源光儲(chǔ)充一體化電站如何實(shí)現(xiàn)能源的高效利用

新能源光儲(chǔ)充一體化電站通過光伏發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)和充電設(shè)施的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了能源的高效利用。

一、光伏發(fā)電系統(tǒng)

光伏發(fā)電系統(tǒng)是新能源光儲(chǔ)充一體化電站的重要組成部分，主要由太陽能光伏板、逆變器等組件構(gòu)成。其核心功能是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，供本地負(fù)載使用。

發(fā)電原理：光伏板利用太陽光輻射，通過光電效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化為直流電能。多塊光伏板串聯(lián)或并聯(lián)形成光伏陣列，進(jìn)一步提高發(fā)電輸出。直流電經(jīng)過逆變器轉(zhuǎn)換為交流電，供當(dāng)?shù)刎?fù)載使用或輸送到電網(wǎng)。

優(yōu)化配置：通過優(yōu)化光伏陣列的設(shè)計(jì)和安裝角度，可以最大限度地接收太陽輻射，提高發(fā)電效率。例如，根據(jù)不同地區(qū)的緯度和季節(jié)變化，調(diào)整光伏板的傾斜角度，使其始終面向最佳日照方向。

中長期交易：光伏電站可以通過參與中長期電力交易鎖定未來電價(jià)，規(guī)避市場價(jià)格波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。這樣不僅能穩(wěn)定收入，還能增強(qiáng)投資吸引力。

二、儲(chǔ)能系統(tǒng)

儲(chǔ)能系統(tǒng)在新能源光儲(chǔ)充一體化電站中起著調(diào)節(jié)電力供需、保障電網(wǎng)穩(wěn)定的重要作用。其核心組件包括儲(chǔ)能電池（如鋰電池）和相應(yīng)的變流器。

儲(chǔ)能原理：白天或電力富余時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)將多余電能存儲(chǔ)起來，在夜晚或電力短缺時(shí)釋放。儲(chǔ)能電池通過變流器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，反向操作亦然。

頻率調(diào)節(jié)：儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電網(wǎng)的頻率調(diào)節(jié)服務(wù)，通過快速調(diào)整輸出功率維持電網(wǎng)頻率穩(wěn)定。例如，在用電高峰時(shí)段，儲(chǔ)能系統(tǒng)迅速放電填補(bǔ)電力缺口，而在低谷時(shí)段充電存儲(chǔ)多余電能，起到“削峰填谷”的作用。

敏感性分析：通過對儲(chǔ)能系統(tǒng)不同功率和儲(chǔ)能持續(xù)時(shí)間進(jìn)行敏感性分析，可以確定優(yōu)化配置。例如，某研究表明，儲(chǔ)能系統(tǒng)的最佳配置為30.8 MW的功率和4.521小時(shí)的最大連續(xù)儲(chǔ)能時(shí)間，每日平均收入可達(dá)23.62萬元。

三、充電系統(tǒng)

充電系統(tǒng)主要用于電動(dòng)汽車的充電管理，通過智能調(diào)度實(shí)現(xiàn)高效、低成本的充電服務(wù)。

充電策略：充電系統(tǒng)優(yōu)先使用光伏發(fā)電為電動(dòng)汽車充電，不足部分由儲(chǔ)能系統(tǒng)補(bǔ)充。在電價(jià)較低或光伏發(fā)電豐富時(shí)段，通過優(yōu)化充電策略，可以降低充電成本，提高清潔能源利用率。

有序充電：通過有序充電策略，充電系統(tǒng)可以根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷和光伏發(fā)電情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，避免負(fù)荷過重導(dǎo)致電網(wǎng)壓力過大。例如，某研究提出的基于鼠群優(yōu)化算法的雙層多目標(biāo)有序充電策略，能夠在光伏充分消納的前提下，兼顧用戶側(cè)和電網(wǎng)側(cè)的利益，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷“削峰填谷”，降低峰谷差，同時(shí)減少充電費(fèi)用。

極快充電：針對電動(dòng)汽車極快充電需求，通過配置合適的儲(chǔ)能系統(tǒng)和光伏面板，可以滿足短時(shí)間內(nèi)高功率充電需求，同時(shí)減輕對電網(wǎng)的瞬時(shí)沖擊。優(yōu)化設(shè)計(jì)后的極快充電站點(diǎn)不僅能滿足充電需求，還能提升整體電網(wǎng)性能，降低年度總成本。

四、控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)是一體化電站的核心大腦，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)光伏、儲(chǔ)能和充電系統(tǒng)的協(xié)同運(yùn)作，確保整體系統(tǒng)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

智能調(diào)度：控制系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)監(jiān)測和分析，根據(jù)天氣狀況、電價(jià)變動(dòng)和新能源車充電狀態(tài)等因素，智能調(diào)整光伏、儲(chǔ)能和充電系統(tǒng)的運(yùn)行策略。例如，通過微電網(wǎng)管理模式，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電、儲(chǔ)能和充電負(fù)荷的優(yōu)化調(diào)度，顯著降低變壓器容量需求。

微網(wǎng)模式：在電網(wǎng)斷開或局部運(yùn)行情況下，控制系統(tǒng)切換至微網(wǎng)模式，繼續(xù)供電并保證關(guān)鍵負(fù)荷的正常運(yùn)行。例如，通過改進(jìn)的平滑切換控制策略，微電網(wǎng)可以在并網(wǎng)和孤島模式之間無縫切換，確保不間斷供電和系統(tǒng)穩(wěn)定性。

數(shù)據(jù)管理和優(yōu)化：利用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，控制系統(tǒng)對電站運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析，不斷優(yōu)化運(yùn)行策略，提高效率和經(jīng)濟(jì)性。例如，通過實(shí)時(shí)監(jiān)控和遠(yuǎn)程調(diào)整，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化和數(shù)字化管理，提升整體系統(tǒng)的智能化水平。

五、安科瑞Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)能 夠?qū)ξ㈦娋W(wǎng)的源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)能系統(tǒng)、充 電負(fù)荷進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、診斷告警、全景 分析、有序管理和高級(jí)控制 ，滿足微電 網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視全面化、安全分析智能化、調(diào) 整控制前瞻化、全景分析動(dòng)態(tài)化的需求， 完成不同目標(biāo)下光儲(chǔ)充資源之間的靈活 互動(dòng)與經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)能源效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

1. 主要功能：

> 實(shí)時(shí)監(jiān)測；

> 能耗分析；

> 智能預(yù)測；

> 協(xié)調(diào)控制；

> 經(jīng)濟(jì)調(diào)度；

> 需求響應(yīng)。

2. 系統(tǒng)特點(diǎn)：

> 平滑功率輸出，提升綠電使用率；

> 削峰填谷、谷電利用，提高經(jīng)濟(jì)性；

> 降低充電設(shè)備對局部電網(wǎng)的沖擊；

> 降低站內(nèi)配電變壓器容量；

> 實(shí)現(xiàn)源荷最高匹配效能。

3. 相關(guān)控制策略：

4. 核心功能：

◆ 多種協(xié)議

支持多種規(guī)約協(xié)議 ， 包括： Modbus TCP/RTU、 DL/T645-07/97、 IEC60870-5- 101/103/104、 MQTT、 CDT、第三方協(xié)議定制等。

◆ 多種通訊方式

支持多種通信方式： 串口、 網(wǎng)口、 WIFI、 4G。

◆ 通信管理

提供通信通道配置、 通信參數(shù)設(shè)定、 通信運(yùn)行監(jiān)視和管理等。 提供規(guī)約調(diào)試的工具 ， 可監(jiān)視收發(fā)原碼、 報(bào)文解析、通道狀態(tài)等。

◆ 智能策略

系統(tǒng)支持自定義控制策略 ， 如削峰填谷、 需量控制、 動(dòng)態(tài)擴(kuò)容、 后備電源、 平抑波動(dòng)、 有序充電、 逆功率保護(hù)等策略 ，保障用戶的經(jīng)濟(jì)性與安全性。

◆ 全量監(jiān)控

覆蓋傳統(tǒng)EMS盲區(qū) ， 可接入多種協(xié)議和不同廠家設(shè)備實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一監(jiān)制 ，實(shí)現(xiàn)環(huán)境、 安防、 消防、 視頻監(jiān)控、 電能質(zhì)量、計(jì)量、 繼電保護(hù)等多系統(tǒng)和設(shè)備的全量接入。

5. 系統(tǒng)功能

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)荷情況，體現(xiàn)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、告警信息、收益、環(huán)境等。

儲(chǔ)能監(jiān)控

系統(tǒng)綜合數(shù)據(jù)：電參量數(shù)據(jù)、充放電量數(shù)據(jù)、節(jié)能減排數(shù)據(jù)；

運(yùn)行模式：峰谷模式、計(jì)劃曲線、需量控制等；

統(tǒng)計(jì)電量、收益等數(shù)據(jù)；

儲(chǔ)能系統(tǒng)功率曲線、充放電量對比圖，實(shí)時(shí)掌握儲(chǔ)能系統(tǒng)的整體運(yùn)行水平。

光伏監(jiān)控

光伏系統(tǒng)總出力情況

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)，識(shí)別低效發(fā)電電站；

發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)(補(bǔ)貼收益、并網(wǎng)收益)

輻照度/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測

并網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測及分析

光伏預(yù)測

以海量發(fā)電和環(huán)境數(shù)據(jù)為根源，以高精度數(shù)值氣象預(yù)報(bào)為基礎(chǔ)，采用多維度同構(gòu)異質(zhì)BP、LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)光功率預(yù)測方法。

時(shí)間分辨率：15min

超短期未來4h預(yù)測精度＞90%

短期未來72h預(yù)測精度＞80%

短期光伏功率預(yù)測

超短期光伏功率預(yù)測

數(shù)值天氣預(yù)報(bào)管理

誤差統(tǒng)計(jì)計(jì)算

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理

歷史數(shù)據(jù)管理

光伏功率預(yù)測數(shù)據(jù)人機(jī)界面

風(fēng)電監(jiān)控

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)總出力情況

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)，識(shí)別低效發(fā)電電站；

發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)(補(bǔ)貼收益、并網(wǎng)收益)

風(fēng)力/風(fēng)速/氣壓/環(huán)境溫濕度監(jiān)測

并網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測及分析

充電樁系統(tǒng)

實(shí)時(shí)監(jiān)測充電系統(tǒng)的充電電壓、電流、功率及各充電樁運(yùn)行狀態(tài)；

統(tǒng)計(jì)各充電樁充電量、電費(fèi)等；

針對異常信息進(jìn)行故障告警；

根據(jù)用電負(fù)荷柔性調(diào)節(jié)充電功率。

電能質(zhì)量

對整個(gè)系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進(jìn)行持續(xù)性的監(jiān)測。如電壓諧波、電壓閃變、電壓不平衡等穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)和電壓暫升/暫降、電壓中斷暫態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測分析及錄波展示，并對電壓、電流瞬變進(jìn)行監(jiān)測。

6. 配套產(chǎn)品

7.案例分享-江陰風(fēng)光儲(chǔ)充微電網(wǎng)系統(tǒng)

六、結(jié)論

新能源光儲(chǔ)充一體化電站通過光伏發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)和充電設(shè)施的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了能源的高效利用。通過智能調(diào)度和優(yōu)化控制，光儲(chǔ)充一體化系統(tǒng)不僅提高了清潔能源的利用率，還降低了用電成本，提升了電網(wǎng)的穩(wěn)定性，展現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景。

審核編輯 黃宇