唐雪陽

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘 要：隨著光儲一體化浪潮的席卷，光儲一體機(jī)這一基于直流耦合技術(shù)的創(chuàng)新解決方案，正迅速成為市場新寵。它高效、靈活、安裝簡便，廣泛適用于多種能源場景，僅需一次轉(zhuǎn)換即可實現(xiàn)光伏對電池的快速充電，大幅提升系統(tǒng)效率，顯著降低能量損耗。高度集成的一體化設(shè)計，不僅節(jié)約了硬件成本，簡化了安裝流程，更實現(xiàn)了對能源的精準(zhǔn)調(diào)控與快速響應(yīng)，匹配市場對可靠性、便捷性的雙重需求，已成為眾多新建項目的方案。本文將結(jié)合行業(yè)背景、技術(shù)方案及典型產(chǎn)品配置，提供光儲一體機(jī)能源管理解決方案，攜手共創(chuàng)能源新時代。

關(guān)鍵詞：光儲一體機(jī)、直流耦合、并離網(wǎng)切換、能量管理

1、概述

在全球能源轉(zhuǎn)型與用電需求持續(xù)增長的當(dāng)下，離網(wǎng)及弱網(wǎng)地區(qū)頻繁停電、電壓不穩(wěn)等問題，嚴(yán)重制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展與民生改善。光儲一體機(jī)因安全可靠、安裝便捷等優(yōu)勢脫穎而出，成為破解供電困局的理想選擇。但有如下問題：

（1）監(jiān)控不充分：沒有充分挖掘電池特性進(jìn)行針對性的狀態(tài)監(jiān)測，導(dǎo)致監(jiān)測內(nèi)容不充分；同時對光伏發(fā)電缺乏有效監(jiān)測。

（2）運(yùn)行模式單一：并網(wǎng)運(yùn)行時儲能未能根據(jù)電價、負(fù)荷需求，智能選擇運(yùn)行策略（如峰谷套利、需量控制、動態(tài)擴(kuò)容、防逆流等），系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性未能。

（3）遠(yuǎn)程監(jiān)控與運(yùn)維滯后：監(jiān)控數(shù)據(jù)缺乏統(tǒng)籌管理，沒有形成運(yùn)行數(shù)據(jù)的全過程、系統(tǒng)性規(guī)劃與管控，使得分析不全面，運(yùn)維檢修缺乏大數(shù)據(jù)支撐。

（4）缺乏有效協(xié)同：在具有并離網(wǎng)切換需求時，缺乏整體協(xié)調(diào)能力，同時無法實現(xiàn)PCS、光伏和儲能三者的精細(xì)化功率分配和協(xié)同，導(dǎo)致系統(tǒng)整體效率低下。

（5）保護(hù)機(jī)制不完善：光儲直流耦合接入，BMS過流、SOC過充、通訊失聯(lián)等關(guān)鍵安全狀態(tài)的識別與保護(hù)措施不健全，存在安全運(yùn)行隱患。

2、項目情況

本光儲一體機(jī)采用直流耦合結(jié)構(gòu)：光伏經(jīng)由DC/DC變換器接入直流母線，儲能系統(tǒng)通過高壓箱同樣接入直流母線，直流側(cè)通過PCS（變流器）接入交流母線，市電則經(jīng)斷路器接入系統(tǒng)，系統(tǒng)原理圖如圖1所示。項目需求配套一套能量管理系統(tǒng)（EMS），負(fù)責(zé)光儲系統(tǒng)的能量管理與協(xié)調(diào)控制，同時集成柜內(nèi)消防、水浸、空調(diào)等設(shè)備的監(jiān)控，同時實現(xiàn)動環(huán)控制。

系統(tǒng)控制策略為支持并離網(wǎng)切換控制，并網(wǎng)模式：負(fù)載用電優(yōu)先級為光伏 > 市電 > 儲能。儲能主要作為離網(wǎng)備用電源，在完成備電后，光伏電力優(yōu)先通過PCS供給負(fù)載，系統(tǒng)具備防逆流功能，最大限度提升光伏自發(fā)自用率，減少棄光。離網(wǎng)模式：負(fù)載用電優(yōu)先級為光伏 > 儲能。通過光儲協(xié)調(diào)控制，實現(xiàn)不間斷供電，保障工廠連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。

圖1光儲一體機(jī)系統(tǒng)原理圖

圖2 光儲一體機(jī)實物圖

3、解決方案

為了實現(xiàn)客戶需求，柜體內(nèi)配置Acrel-2000ES儲能能量管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有完善的儲能監(jiān)控與管理功能，涵蓋了儲能系統(tǒng)設(shè)備(PCS、BMS、電表、消防、空調(diào)等)的詳細(xì)信息，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢與分析、可視化監(jiān)控、報警管理、統(tǒng)計報表等功能。在高級應(yīng)用上支持能量調(diào)度，具備計劃曲線、削峰填谷、需量控制、備用電源等控制功能。系統(tǒng)對電池組性能進(jìn)行實時監(jiān)測及歷史數(shù)據(jù)分析、根據(jù)分析結(jié)果采用智能化的分配策略對電池組進(jìn)行充放電控制，優(yōu)化了電池性能，提高電池壽命。同時，采用我司ARTU-100產(chǎn)品進(jìn)行遙控遙信拓展，采用通訊管理機(jī)ANet-2E4SM實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳云平臺，便于運(yùn)營商在云平臺進(jìn)行多站點(diǎn)的管理和查看。

圖3安科瑞光儲一體機(jī)解決方案

圖4系統(tǒng)組網(wǎng)架構(gòu)圖

4、方案效果

該光儲一體機(jī)主要應(yīng)用于非洲等用電可靠性較差的地區(qū)，主要控制策略邏輯如下：

項目主機(jī)界面如圖6所示，通過儲能能量管理系統(tǒng)對所有一體機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)視和管理，自動完成光儲系統(tǒng)控制。

在監(jiān)測到市電正常時，系統(tǒng)能通過控制斷路器快速閉合與電網(wǎng)的連接，光儲一體機(jī)能夠正常完成離網(wǎng)備電，儲能SOC始終保持90%以上。同時在SOC較高（如>80%）或電壓接近上，控制系統(tǒng)不再進(jìn)行大功率充電，可根據(jù)SOC情況分階段進(jìn)行涓流充電。同時在并網(wǎng)備電時，逐步增大光伏功率限制，直至光伏以最大發(fā)電功率發(fā)電，防止光伏發(fā)電功率不可預(yù)測帶來的充電過流。在備電完成后，光伏發(fā)電通過PCS輸出供給負(fù)載使用，同時保證防逆流。

在檢測到市電斷電時，系統(tǒng)能通過控制斷路器快速切斷與電網(wǎng)的連接，將PCS轉(zhuǎn)為離網(wǎng)模式運(yùn)行，同時根據(jù)SOC情況合理控制光伏出力，并在SOC過低時進(jìn)行保護(hù)，避免儲能過放，保證供電的連續(xù)性和可靠性，提高工廠生產(chǎn)效率，提升經(jīng)濟(jì)效益。

圖5 項目現(xiàn)場圖

圖6 PCS監(jiān)測主界面

圖7 BMS監(jiān)測主界面

圖8 儲能能量管理系統(tǒng)主界面圖

5、結(jié)語

光儲一體機(jī)配置儲能能量管理系統(tǒng)（EMS），可高效利用當(dāng)?shù)刎S富的太陽能資源，構(gòu)建綠色、低碳的清潔能源供電體系，有效助力碳減排目標(biāo)的實現(xiàn)。系統(tǒng)能夠根據(jù)電網(wǎng)狀態(tài)智能切換并網(wǎng)與離網(wǎng)運(yùn)行模式，大幅提升用電可靠性，尤其適用于電網(wǎng)不穩(wěn)定或覆蓋薄弱的區(qū)域。此外，通過光伏、儲能與市電的多能源互補(bǔ)與智慧協(xié)同控制，該系統(tǒng)可顯著優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)電力的高效與經(jīng)濟(jì)利用，有效降低用電成本，提升系統(tǒng)整體運(yùn)行效益。

在海外市場，光儲一體機(jī)正成為新建能源項目的優(yōu)選方案，備受行業(yè)關(guān)注。安科瑞的技術(shù)能力與豐富的能源解決方案經(jīng)驗，與多家儲能核心廠商開展深度合作，致力于為客戶提供高可靠性、智能化的能量管理系統(tǒng)。