浅谈工业园区光储充一体化方案配置

潘丽

江苏安科瑞微电网研究院有限公司

摘 要:针对工业园区的供电可靠性低以及电费较高等情况，根据工业园区自身需求以及现有条件，本文提出来一种合理配置屋顶光伏、车棚光伏、充电桩以及储能等设施的方案，对其主要设备进行整合，使空间利用达到，提高园区的供电稳定性，满足园区的供电需求。关键词:光伏 充电桩 储能 光储充一体化

0.引言

近年来，新能源迅速发展，并在市场占据了一定规模，近年来由于光伏发电得到了政府政策的支持，发展，但是光伏却也给电网带来了不可忽略的影响，配置新能源汽车充电站能够起到平衡配电网负荷的作用，但新能源充电站规模较大，又会造成局部电网负荷较大的情况，光储充一体化电站集光伏发电、充电站、储能电站一体，既可以就地消纳光伏发电，又可以减轻光伏电站与充电站单独带给电网的负面影响。工业园区拥有闲置办公屋顶以及广阔的工业厂房屋顶，存在用电量大且用电时段分布不均等情况，而且工业园附近聚集着大量新能源车辆，有着建设光储充项目的天然优势条件，光储充电站可以根据园区需要与配电网灵活互动，从而达到灵活性、经济性、维护检修简便性，实现发电与供电基本平衡。

1.系统组成

1.1 必要性分析

工业园区光储充一体化电站主要由光伏发电系统、汽车充电桩、储能系统、市电和能量管理系统组成。系统构架图1所示：

图1 系统构架图

1.2 光伏配置方案

屋顶分布式光伏发电系统是光伏系统与建筑屋面结合见的一种，是方案集成的是BAPV的高级形式，光伏组件不仅满足光伏发电的功能要求，同时还要兼顾建筑物的基本功能要求，更能对建筑物起到隔热保温的作用。

园区光伏电站一般为屋顶光伏和车棚光伏，限制于园区内部，建设面积一般较小，组件选用高效单晶Perc组件，逆变器选用组串式逆变器，以提高光伏发电效率，根据项目实际情况选择配置汇流箱以及其它配电设备。

1.3 充电桩配置方案

工业园区充电桩需具备集功率变换、充电控制、人机交互控制、通讯、计费计量等于一体，具有良好的防尘、防水功能，还可灵活适应室内、室外运营维护。充电桩的功率转换单元遵循电源模块化设计原则满足多种类型的车辆充电。充电桩还需具备多重保护功能，输入输出具备双重安全保护措施，充电时可实时监测充电电缆的连接状态、连接异常时立即停止充电，确保充电过程中的人身和车辆安全。人性化的界面显示和控制引导功能，让客户方便快速完成充电过程，对外提供CAN、以太网等多种通信接口，与监控中心、运营管理中心实时通信，实时监测充电桩运行状态。

充电站还可以根据实际情况配置光伏车棚以及洗车间以及休息室以及汽车维修处来提高充电站。

4.4 储能配置方案

储能系统由储能电池（含储能电池和电池管理系统）、消防系统、监控系统、温控系统、照明系统等主要组件构成。

储能电池一般选用磷酸铁锂电池（LFP），具备比能量高、循环寿命长、成本低、性价比高、可大电流充放电、耐高温、高能量密度、无记忆、安全无污染等特点。

另外配套储能双向变流器（PCS）以及直流汇流柜以及BMS等设备，园区可利用空间较小，储能系统一般选用集成在几个储能集装箱内。

2.接入方案

工业园区光储充电站配置专门的变压器，根据充电桩的实际容量配置合理的变压器型号和数量，光伏系统、充电站以及储能系统均接入专变的低压侧，变压器变压后经环网柜接入工业园区10kV母线侧，并在环网柜内加装总计量装置以便于费用结算。下图为一般工业园区光储充一体化电站电气一次接线图。

图2 光储充一体化电站电气一次接线图

2.1能量管理系统的建设方案

光储充一体化电站需要能量管理系统对能源数据进行收集、管理、分析，对光储充电站进行分散控制和集中管理、优化能源调度和平衡指挥系统，采用SCADA/EMS/DMS技术，从而实现对光伏出力管理、充电桩调度以及储能系统充放电管理。能量管理系统常用模式有固定充放时段模式、计划曲线模式以及负荷跟踪模式。

2.2运行策略

白天，当光伏容量较小充电桩容量较大时，光伏优先为充电桩供电，一般情况不会出现余电，再利用储能设备提前储备好的市电进行供电；当光伏容量较大充电桩容量较小时，光伏优先为充电桩供电，当出现余电时，给储能充电；储能充满后，最后余电上网。储能系统可以根据现场实际需求以及当地峰谷电价进行“一充一放”以及“两充两放模式”。储能系统正常情况下并网运行，电网停电时可离网运行，主要作用为备用电源，兼顾削峰填谷功能。

3.安科瑞微电网能量管理系统解决方案

Acrel-2000MG微电网能量管理系统能够对微电网的源、网、荷、储能系统、充电负荷进行实时监控、诊断告警、全景分析、有序管理和控制，满足微电网运行监视化、安全分析智能化、调整控制前瞻化、全景分析动态化的需求，完成不同目标下光储充资源之间的灵活互动与经济优化运行，实现能源效益、经济效益和环境效益。

系统主界面，包含微电网光伏、风电、储能、充电桩及总体负荷情况，体现系统主接线图、光伏信息、风电信息、储能信息、充电桩信息、告警信息、收益、环境等。

储能监控

系统综合数据：电参量数据、充放电量数据、节能减排数据；

运行模式：峰谷模式、计划曲线、需量控制等；

统计电量、收益等数据；

储能系统功率曲线、充放电量对比图，实时掌握储能系统的整体运行水平。

光伏监控

光伏系统总出力情况

逆变器直流侧、交流侧运行状态监测及报警

逆变器及电站发电量统计及分析

并网柜电力监测及发电量统计

电站发电量年有效利用小时数统计，识别低效发电电站；

发电收益统计(补贴收益、并网收益)

辐照度/风力/环境温湿度监测

并网电能质量监测及分析

光伏预测

以海量发电和环境数据为根源，以高精度数值气象预报为基础，采用多维度同构异质BP、LSTM神经网络光功率预测方法。

时间分辨率：15min

超短期未来4h预测精度＞90%

短期未来72h预测精度＞80%

短期光伏功率预测

超短期光伏功率预测

数值天气预报管理

误差统计计算

实时数据管理

历史数据管理

光伏功率预测数据人机界面

充电桩系统

实时监测充电系统的充电电压、电流、功率及各充电桩运行状态；

统计各充电桩充电量、电费等；

针对异常信息进行故障告警；

根据用电负荷柔性调节充电功率。

电能质量

对整个系统范围内的电能质量和电能可靠性状况进行持续性的监测。如电压谐波、电压闪变、电压不平衡等稳态数据和电压暂升/暂降、电压中断暂态数据进行监测分析及录波展示，并对电压、电流瞬变进行监测。

4.设备选型

除了微电网能量管理平台外，还具备现场传感器、智能网关等设备，组成了完整的“云-边-端”能源数字化体系，具体包括高低压配电综合保护和监测产品、电能质量在线监测装置、电能质量治理、照明控制、充电桩、电气消防类解决方案等，可以为虚拟电厂企业级的能源管理系统提供一站式服务能力。

4.结语

本文提出一种园区光储充配置方案，包括光伏组件、逆变器、充电桩的选型、储能电池和PCS的选型以及系统接入方案的确定和能量管理模式。园区建设光储充电站能够提高园区的电能质量，对单一的光伏电站和充电站的不利影响进行了补充，光储充一体化电站不仅仅适用于园区等用户侧，还可以应用到配网侧。光储充一体化电站必定会成为配电网中的重要组成部分。