淺談工業(yè)園區(qū)光儲(chǔ)充一體化方案配置

潘麗

江蘇安科瑞微電網(wǎng)研究院有限公司

摘 要:針對(duì)工業(yè)園區(qū)的供電可靠性低以及電費(fèi)較高等情況，根據(jù)工業(yè)園區(qū)自身需求以及現(xiàn)有條件，本文提出來(lái)一種合理配置屋頂光伏、車棚光伏、充電樁以及儲(chǔ)能等設(shè)施的方案，對(duì)其主要設(shè)備進(jìn)行整合，使空間利用達(dá)到，提高園區(qū)的供電穩(wěn)定性，滿足園區(qū)的供電需求。關(guān)鍵詞:光伏 充電樁 儲(chǔ)能 光儲(chǔ)充一體化

0.引言

近年來(lái)，新能源迅速發(fā)展，并在市場(chǎng)占據(jù)了一定規(guī)模，近年來(lái)由于光伏發(fā)電得到了政府政策的支持，發(fā)展，但是光伏卻也給電網(wǎng)帶來(lái)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(wǎng)負(fù)荷的作用，但新能源充電站規(guī)模較大，又會(huì)造成局部電網(wǎng)負(fù)荷較大的情況，光儲(chǔ)充一體化電站集光伏發(fā)電、充電站、儲(chǔ)能電站一體，既可以就地消納光伏發(fā)電，又可以減輕光伏電站與充電站單獨(dú)帶給電網(wǎng)的負(fù)面影響。工業(yè)園區(qū)擁有閑置辦公屋頂以及廣闊的工業(yè)廠房屋頂，存在用電量大且用電時(shí)段分布不均等情況，而且工業(yè)園附近聚集著大量新能源車輛，有著建設(shè)光儲(chǔ)充項(xiàng)目的天然優(yōu)勢(shì)條件，光儲(chǔ)充電站可以根據(jù)園區(qū)需要與配電網(wǎng)靈活互動(dòng)，從而達(dá)到靈活性、經(jīng)濟(jì)性、維護(hù)檢修簡(jiǎn)便性，實(shí)現(xiàn)發(fā)電與供電基本平衡。

1.系統(tǒng)組成

1.1 必要性分析

工業(yè)園區(qū)光儲(chǔ)充一體化電站主要由光伏發(fā)電系統(tǒng)、汽車充電樁、儲(chǔ)能系統(tǒng)、市電和能量管理系統(tǒng)組成。系統(tǒng)構(gòu)架圖1所示：

圖1 系統(tǒng)構(gòu)架圖

1.2 光伏配置方案

屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)是光伏系統(tǒng)與建筑屋面結(jié)合見(jiàn)的一種，是方案集成的是BAPV的高級(jí)形式，光伏組件不僅滿足光伏發(fā)電的功能要求，同時(shí)還要兼顧建筑物的基本功能要求，更能對(duì)建筑物起到隔熱保溫的作用。

園區(qū)光伏電站一般為屋頂光伏和車棚光伏，限制于園區(qū)內(nèi)部，建設(shè)面積一般較小，組件選用高效單晶Perc組件，逆變器選用組串式逆變器，以提高光伏發(fā)電效率，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況選擇配置匯流箱以及其它配電設(shè)備。

1.3 充電樁配置方案

工業(yè)園區(qū)充電樁需具備集功率變換、充電控制、人機(jī)交互控制、通訊、計(jì)費(fèi)計(jì)量等于一體，具有良好的防塵、防水功能，還可靈活適應(yīng)室內(nèi)、室外運(yùn)營(yíng)維護(hù)。充電樁的功率轉(zhuǎn)換單元遵循電源模塊化設(shè)計(jì)原則滿足多種類型的車輛充電。充電樁還需具備多重保護(hù)功能，輸入輸出具備雙重安全保護(hù)措施，充電時(shí)可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)充電電纜的連接狀態(tài)、連接異常時(shí)立即停止充電，確保充電過(guò)程中的人身和車輛安全。人性化的界面顯示和控制引導(dǎo)功能，讓客戶方便快速完成充電過(guò)程，對(duì)外提供CAN、以太網(wǎng)等多種通信接口，與監(jiān)控中心、運(yùn)營(yíng)管理中心實(shí)時(shí)通信，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)充電樁運(yùn)行狀態(tài)。

充電站還可以根據(jù)實(shí)際情況配置光伏車棚以及洗車間以及休息室以及汽車維修處來(lái)提高充電站。

4.4 儲(chǔ)能配置方案

儲(chǔ)能系統(tǒng)由儲(chǔ)能電池（含儲(chǔ)能電池和電池管理系統(tǒng)）、消防系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等主要組件構(gòu)成。

儲(chǔ)能電池一般選用磷酸鐵鋰電池（LFP），具備比能量高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、成本低、性價(jià)比高、可大電流充放電、耐高溫、高能量密度、無(wú)記憶、安全無(wú)污染等特點(diǎn)。

另外配套儲(chǔ)能雙向變流器（PCS）以及直流匯流柜以及BMS等設(shè)備，園區(qū)可利用空間較小，儲(chǔ)能系統(tǒng)一般選用集成在幾個(gè)儲(chǔ)能集裝箱內(nèi)。

2.接入方案

工業(yè)園區(qū)光儲(chǔ)充電站配置專門(mén)的變壓器，根據(jù)充電樁的實(shí)際容量配置合理的變壓器型號(hào)和數(shù)量，光伏系統(tǒng)、充電站以及儲(chǔ)能系統(tǒng)均接入專變的低壓側(cè)，變壓器變壓后經(jīng)環(huán)網(wǎng)柜接入工業(yè)園區(qū)10kV母線側(cè)，并在環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)加裝總計(jì)量裝置以便于費(fèi)用結(jié)算。下圖為一般工業(yè)園區(qū)光儲(chǔ)充一體化電站電氣一次接線圖。

圖2 光儲(chǔ)充一體化電站電氣一次接線圖

2.1能量管理系統(tǒng)的建設(shè)方案

光儲(chǔ)充一體化電站需要能量管理系統(tǒng)對(duì)能源數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、管理、分析，對(duì)光儲(chǔ)充電站進(jìn)行分散控制和集中管理、優(yōu)化能源調(diào)度和平衡指揮系統(tǒng)，采用SCADA/EMS/DMS技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏出力管理、充電樁調(diào)度以及儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電管理。能量管理系統(tǒng)常用模式有固定充放時(shí)段模式、計(jì)劃曲線模式以及負(fù)荷跟蹤模式。

2.2運(yùn)行策略

白天，當(dāng)光伏容量較小充電樁容量較大時(shí)，光伏優(yōu)先為充電樁供電，一般情況不會(huì)出現(xiàn)余電，再利用儲(chǔ)能設(shè)備提前儲(chǔ)備好的市電進(jìn)行供電；當(dāng)光伏容量較大充電樁容量較小時(shí)，光伏優(yōu)先為充電樁供電，當(dāng)出現(xiàn)余電時(shí)，給儲(chǔ)能充電；儲(chǔ)能充滿后，最后余電上網(wǎng)。儲(chǔ)能系統(tǒng)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求以及當(dāng)?shù)胤骞入妰r(jià)進(jìn)行“一充一放”以及“兩充兩放模式”。儲(chǔ)能系統(tǒng)正常情況下并網(wǎng)運(yùn)行，電網(wǎng)停電時(shí)可離網(wǎng)運(yùn)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(wǎng)能量管理系統(tǒng)解決方案

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、有序管理和控制，滿足微電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視化、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。

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(duì)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(cè)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(cè)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(cè)

并網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)及分析

光伏預(yù)測(cè)

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(cè)方法。

時(shí)間分辨率：15min

超短期未來(lái)4h預(yù)測(cè)精度＞90%

短期未來(lái)72h預(yù)測(cè)精度＞80%

短期光伏功率預(yù)測(cè)

超短期光伏功率預(yù)測(cè)

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(cè)數(shù)據(jù)人機(jī)界面

充電樁系統(tǒng)

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(duì)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(duì)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(cè)。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(cè)分析及錄波展示，并對(duì)電壓、電流瞬變進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

4.設(shè)備選型

除了微電網(wǎng)能量管理平臺(tái)外，還具備現(xiàn)場(chǎng)傳感器、智能網(wǎng)關(guān)等設(shè)備，組成了完整的“云-邊-端”能源數(shù)字化體系，具體包括高低壓配電綜合保護(hù)和監(jiān)測(cè)產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置、電能質(zhì)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(yè)級(jí)的能源管理系統(tǒng)提供一站式服務(wù)能力。

4.結(jié)語(yǔ)

本文提出一種園區(qū)光儲(chǔ)充配置方案，包括光伏組件、逆變器、充電樁的選型、儲(chǔ)能電池和PCS的選型以及系統(tǒng)接入方案的確定和能量管理模式。園區(qū)建設(shè)光儲(chǔ)充電站能夠提高園區(qū)的電能質(zhì)量，對(duì)單一的光伏電站和充電站的不利影響進(jìn)行了補(bǔ)充，光儲(chǔ)充一體化電站不僅僅適用于園區(qū)等用戶側(cè)，還可以應(yīng)用到配網(wǎng)側(cè)。光儲(chǔ)充一體化電站必定會(huì)成為配電網(wǎng)中的重要組成部分。