常見的光儲(chǔ)充系統(tǒng)設(shè)計(jì)及核心功能分析

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場(chǎng)景定義

隨著電動(dòng)汽車的快速普及，充電設(shè)施的需求也日益增長(zhǎng)。然而，不同的充電場(chǎng)景對(duì)充電設(shè)施的需求是不同的。因此，在規(guī)劃充電設(shè)施時(shí)，我們需要考慮到不同的場(chǎng)景和需求。

首先，我們需要確定充電場(chǎng)景。城市、高速、園區(qū)等不同場(chǎng)景都有不同的需求。在城市場(chǎng)景下，私家車為主，因此即插即用的慢充樁就可以滿足需求，而且保護(hù)電池。而在高速場(chǎng)景下，長(zhǎng)途車為主，需要大量快充樁以滿足時(shí)間緊迫的需求。據(jù)白皮書顯示，70%以上的用戶認(rèn)為高速服務(wù)區(qū)的充電排隊(duì)時(shí)間過長(zhǎng)，接近50%的客戶覺得功率太小，需要更多的快充樁。

然而，場(chǎng)景并非劃分得非常清晰，有時(shí)需要考慮多個(gè)場(chǎng)景下的需求疊加，因此我們需要考慮實(shí)際的負(fù)荷情況，進(jìn)行容量和功率的配置。

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系統(tǒng)介紹

常見的光儲(chǔ)充系統(tǒng)一般包含四個(gè)主要部分，分別是平臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)和安防系統(tǒng)。其中，平臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，包括系統(tǒng)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制等功能。通過平臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光儲(chǔ)充系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行和提升充電服務(wù)的效率。

充電系統(tǒng)是光儲(chǔ)充系統(tǒng)的主要設(shè)備，包括逆變器、光伏組件、電池、充電樁等。光伏板是光儲(chǔ)充系統(tǒng)的核心組成部分。配電系統(tǒng)主要包括變壓器、開關(guān)柜、電纜等設(shè)備。通過配電系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光儲(chǔ)充系統(tǒng)產(chǎn)生的電能進(jìn)行合理的分配和調(diào)節(jié)。安防系統(tǒng)主要包括視頻監(jiān)控、告警系統(tǒng)等。通過安防系統(tǒng)，可以對(duì)充電設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決可能存在的安全隱患。

03

策略制定

3.1 自發(fā)自用模式

該模式的主要目標(biāo)是盡量利用光伏發(fā)電的電能，優(yōu)先為電動(dòng)車充電。舉例來(lái)說，在商場(chǎng)的停車場(chǎng)中，晚上有大量的電動(dòng)車進(jìn)入，這時(shí)候光伏發(fā)電已經(jīng)較弱。因此，需要在光伏發(fā)電高峰期間儲(chǔ)存一定的電量，在晚上高峰期間使用。此外，大量電動(dòng)車的接入還會(huì)導(dǎo)致負(fù)荷沖擊，需要使用儲(chǔ)能設(shè)備對(duì)負(fù)荷進(jìn)行緩沖和調(diào)節(jié)。電池可以在光伏充裕的時(shí)候優(yōu)先為電動(dòng)車充電，多余的電能則可以儲(chǔ)存到電池中，以滿足清晨或夜間的供電需求。同時(shí)，光儲(chǔ)充系統(tǒng)還需要考慮光伏的接入容量、電池充放電功率和光伏發(fā)電與電動(dòng)車用電量的關(guān)系，以制定最優(yōu)化的策略規(guī)劃。

3.2 應(yīng)對(duì)分時(shí)電價(jià)模式

不同地區(qū)在不同時(shí)間段內(nèi)采用不同的電力收費(fèi)價(jià)格，以鼓勵(lì)用電端盡量保持用電平衡。針對(duì)電動(dòng)汽車充電樁，在高峰期充電的價(jià)格上漲，此時(shí)光儲(chǔ)充系統(tǒng)可以在光伏能量溢出的時(shí)候把能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，在充電的高峰時(shí)期使用。建設(shè)該光儲(chǔ)充系統(tǒng)需要考慮峰谷價(jià)差和用電高峰，例如峰值價(jià)格1.14，谷期價(jià)格0.31，峰谷價(jià)差達(dá)到8毛以上，同時(shí)這個(gè)峰值價(jià)格又是在電動(dòng)車充電高峰期，這樣就能有更大的收益。與自發(fā)自用不同，分時(shí)電價(jià)是價(jià)格響應(yīng)的。

3.3 備用模式

電源備用的需求主要包括三類。首先是剛性需求，由于變壓器容量受限和供電成本高，需要使用儲(chǔ)能進(jìn)行擴(kuò)容，減少變壓器的壓力。其次是應(yīng)急需求，例如夏季限電時(shí)，電源備用可以支撐電動(dòng)汽車充電需求，同時(shí)光儲(chǔ)充系統(tǒng)也是一個(gè)微電網(wǎng)，在離網(wǎng)模式下也能支持重要設(shè)備。第三類是純離網(wǎng)場(chǎng)景，需要配置更多電池容量，以確保不同時(shí)間段的功率需求得到滿足。

3.4 需量管理和動(dòng)態(tài)擴(kuò)容

需量是指電網(wǎng)公司會(huì)每隔一段時(shí)間檢測(cè)工廠買電功率是否超過上報(bào)的需量值，超過則會(huì)收取額外費(fèi)用。這時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以檢測(cè)并網(wǎng)點(diǎn)的功率，一旦大量充電樁接入，買電功率快超過需量，儲(chǔ)能就放電，避免了額外收費(fèi)的情況。動(dòng)態(tài)增容則是指當(dāng)工廠的買電功率超過變壓器容量時(shí)，電池將儲(chǔ)存的備用電量放出來(lái)，削減峰值功率，從而減少變壓器增容的成本。這種場(chǎng)景在電動(dòng)汽車充電樁大量接入時(shí)較為常見。建設(shè)該類電站需要考慮系統(tǒng)功率，以滿足充電樁的使用需求。同時(shí)，還需要設(shè)置響應(yīng)模式，能在買電功率超過設(shè)定值時(shí)，電池自動(dòng)放電。此外，設(shè)計(jì)EMS軟件，如設(shè)置輪流充電樁充電，降低充電功率等方式也可以減少瞬時(shí)從電網(wǎng)的買電量。

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核心功能

4.1 并離網(wǎng)切換

在正常情況下，負(fù)載會(huì)從電網(wǎng)取電，但是當(dāng)電網(wǎng)突然斷電時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換到電池供電，并快速斷開與配電網(wǎng)的連接，從而保證不會(huì)形成孤島，對(duì)電網(wǎng)維修人員造成危害。

4.2 電池預(yù)留

通過設(shè)置電池的DOD，即電池的放電深度，當(dāng)電池電量低于這個(gè)DOD時(shí)，只能充電，不能放電，從而實(shí)現(xiàn)電量預(yù)留。這樣一來(lái)，儲(chǔ)能系統(tǒng)就能夠及時(shí)響應(yīng)充電樁的用電高峰，同時(shí)也能夠滿足分時(shí)電價(jià)、需量管理、動(dòng)態(tài)擴(kuò)容等場(chǎng)景的需求。

4.3 三相不平衡輸出

由于某些大功率充電樁是單相的，而電網(wǎng)是三相的，因此在其中一相可能相對(duì)充電功率較大，有些地方電網(wǎng)要求滿足三相平衡。因此，儲(chǔ)能系統(tǒng)需要具備三相不平衡輸出或不平衡充電的功能，以滿足不同負(fù)載的需求。

4.4 負(fù)載監(jiān)控

儲(chǔ)能系統(tǒng)還需要具備負(fù)載監(jiān)控等功能，以便對(duì)用電情況和收益情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析，這一部分可以開發(fā)的功能有很多，如用電收益、碳收益等。除此之外，以下功能也是在特殊場(chǎng)景下常見的一些光儲(chǔ)充電站所需要的功能。

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商業(yè)前景

多種應(yīng)用場(chǎng)景意味著多種的商業(yè)模式。當(dāng)光儲(chǔ)充未來(lái)成為光儲(chǔ)充放之后，就能夠進(jìn)入電力交易市場(chǎng)、實(shí)現(xiàn)電力輔助服務(wù)，甚至獲得碳交易。此外，光儲(chǔ)充還能與新興技術(shù)進(jìn)行結(jié)合。例如，利用AI技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏發(fā)電量、企業(yè)負(fù)載、電價(jià)等多種因素的智能預(yù)測(cè)，并優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)能量。這時(shí)的策略就不局限于單純的自發(fā)自用或者分時(shí)電價(jià)，而是一種更復(fù)雜，更經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行模式。又例如直流微網(wǎng)，光儲(chǔ)直柔現(xiàn)階段也是比較熱門的話題，但是由于標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)滯后、直流負(fù)載也沒有大范圍定義，所以沒有大范圍應(yīng)用，但在未來(lái)，這也是一個(gè)與光儲(chǔ)充強(qiáng)相關(guān)的領(lǐng)域。

編輯：黃飛

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