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關(guān)于雙碳目標(biāo)下光儲(chǔ)充一體化充電站綜合能源服務(wù)建設(shè)模式分析

瀏覽次數(shù)：133更新時(shí)間：2024-10-10

摘要：在 “雙碳” 目標(biāo)的大背景下，光儲(chǔ)充一體化充電站作為一種新型的綜合能源服務(wù)模式，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文深入分析了光儲(chǔ)充一體化充電站的建設(shè)模式，包括其技術(shù)架構(gòu)、運(yùn)營(yíng)模式以及在實(shí)現(xiàn) “雙碳” 目標(biāo)中的作用。通過(guò)對(duì)實(shí)際案例的研究，總結(jié)出該模式面臨的挑戰(zhàn)，并提出相應(yīng)的解決方案，為推動(dòng)光儲(chǔ)充一體化充電站的發(fā)展提供參考。

一、引言

隨著全球氣候變化問(wèn)題的日益嚴(yán)峻，減少碳排放已成為各國(guó)共同的目標(biāo)。我國(guó)提出了 “碳達(dá)峰、碳中和” 的戰(zhàn)略目標(biāo)，積極推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型和綠色發(fā)展。在交通領(lǐng)域，電動(dòng)汽車的發(fā)展迅速，對(duì)充電設(shè)施的需求也不斷增加。光儲(chǔ)充一體化充電站將光伏發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)和電動(dòng)汽車充電設(shè)施相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了能源的高效利用和清潔供應(yīng)，為實(shí)現(xiàn) “雙碳” 目標(biāo)提供了有力支持。

二、光儲(chǔ)充一體化充電站的技術(shù)架構(gòu)

（一）光伏發(fā)電系統(tǒng)
光伏發(fā)電系統(tǒng)是光儲(chǔ)充一體化充電站的重要組成部分，利用太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能。光伏發(fā)電系統(tǒng)可以根據(jù)充電站的規(guī)模和需求進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)，包括光伏組件的選型、安裝方式和容量配置等。

（二）儲(chǔ)能系統(tǒng)
儲(chǔ)能系統(tǒng)可以存儲(chǔ)光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的多余電能，以及在電網(wǎng)低谷時(shí)段充電，在電網(wǎng)高峰時(shí)段放電，實(shí)現(xiàn)削峰填谷的作用。儲(chǔ)能系統(tǒng)可以采用電池儲(chǔ)能、超級(jí)電容器儲(chǔ)能等技術(shù)，根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和需求進(jìn)行選擇。

（三）電動(dòng)汽車充電設(shè)施
電動(dòng)汽車充電設(shè)施是光儲(chǔ)充一體化充電站的核心功能部分，為電動(dòng)汽車提供充電服務(wù)。充電設(shè)施可以包括快充樁、慢充樁等不同類型，滿足不同用戶的需求。

（四）能量管理系統(tǒng)
能量管理系統(tǒng)是光儲(chǔ)充一體化充電站的大腦，負(fù)責(zé)對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)和電動(dòng)汽車充電設(shè)施進(jìn)行協(xié)調(diào)控制和優(yōu)化管理。能量管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)能源的智能調(diào)度、負(fù)荷預(yù)測(cè)、故障診斷等功能，提高充電站的運(yùn)行效率和可靠性。

三、光儲(chǔ)充一體化充電站的運(yùn)營(yíng)模式

（一）自主運(yùn)營(yíng)模式
在自主運(yùn)營(yíng)模式下，充電站的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)由單一企業(yè)或機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)。企業(yè)可以通過(guò)投資建設(shè)光儲(chǔ)充一體化充電站，提供充電服務(wù)和能源管理服務(wù)，獲取收益。自主運(yùn)營(yíng)模式具有較高的靈活性和自主性，但需要企業(yè)具備較強(qiáng)的資金實(shí)力和技術(shù)能力。

（二）合作運(yùn)營(yíng)模式
合作運(yùn)營(yíng)模式是指多個(gè)企業(yè)或機(jī)構(gòu)共同合作建設(shè)和運(yùn)營(yíng)光儲(chǔ)充一體化充電站。合作各方可以發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，共同承擔(dān)投資風(fēng)險(xiǎn)和運(yùn)營(yíng)成本，實(shí)現(xiàn)互利共贏。合作運(yùn)營(yíng)模式可以包括政府與企業(yè)合作、企業(yè)與企業(yè)合作等形式。

（三）第三方運(yùn)營(yíng)模式
第三方運(yùn)營(yíng)模式是指由專業(yè)的能源服務(wù)公司負(fù)責(zé)光儲(chǔ)充一體化充電站的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)。能源服務(wù)公司可以為用戶提供一站式的能源解決方案，包括充電服務(wù)、能源管理服務(wù)、設(shè)備維護(hù)服務(wù)等。第三方運(yùn)營(yíng)模式可以降低用戶的投資風(fēng)險(xiǎn)和運(yùn)營(yíng)成本，提高充電站的服務(wù)質(zhì)量和效率。

四、光儲(chǔ)充一體化充電站在實(shí)現(xiàn) “雙碳” 目標(biāo)中的作用

（一）減少碳排放
光儲(chǔ)充一體化充電站利用光伏發(fā)電系統(tǒng)提供清潔電能，減少了對(duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴，從而降低了碳排放。同時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)的削峰填谷作用可以提高電網(wǎng)的運(yùn)行效率，減少能源浪費(fèi)，進(jìn)一步降低碳排放。

（二）促進(jìn)可再生能源消納
光伏發(fā)電系統(tǒng)具有間歇性和波動(dòng)性的特點(diǎn)，需要儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)和存儲(chǔ)。光儲(chǔ)充一體化充電站可以將光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的多余電能存儲(chǔ)起來(lái)，在需要時(shí)為電動(dòng)汽車充電，提高了可再生能源的消納能力。

（三）推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型
光儲(chǔ)充一體化充電站是一種新型的綜合能源服務(wù)模式，將光伏發(fā)電、儲(chǔ)能和電動(dòng)汽車充電相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了能源的高效利用和清潔供應(yīng)。這種模式的推廣和應(yīng)用可以推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型，促進(jìn)交通領(lǐng)域的綠色發(fā)展。

五、安科瑞微電網(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。

（一）主要功能

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；

能耗分析；

智能預(yù)測(cè)；

協(xié)調(diào)控制；

經(jīng)濟(jì)調(diào)度；

需求響應(yīng)。

（二）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(duì)局部電網(wǎng)的沖擊；

降低站內(nèi)配電變壓器容量；

實(shí)現(xiàn)源荷匹配效能。

（三）相關(guān)控制策略

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削峰填谷：配合儲(chǔ)能設(shè)備、低充高放

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需量控制：能量?jī)?chǔ)存、充放電功率跟蹤

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備用電源

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柔性擴(kuò)容：短期用電功率大于變壓器容量時(shí)，儲(chǔ)能快速放電，滿足負(fù)載用能要求

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（四）核心功能

（1）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、三方協(xié)議定制等。

（2）多種通訊方式

支持多種通信方式：串口、網(wǎng)口、WIFI、4G。

（3）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。

（4）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。

（5）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。

（五）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。

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儲(chǔ)能監(jiān)控

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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

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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)

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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

風(fēng)電監(jiān)控

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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(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)

風(fēng)力/風(fēng)速/氣壓/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

充電樁系統(tǒng)

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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

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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)。

（六）設(shè)備選型

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六、結(jié)語(yǔ)

光儲(chǔ)充一體化充電站應(yīng)用綜合能源服務(wù)建設(shè)模式意義重大。清潔、高效、可靠的能源服務(wù)可以通過(guò)對(duì)電池、管理系統(tǒng)系統(tǒng)的全面優(yōu)化來(lái)實(shí)現(xiàn)。未來(lái),綜合能源服務(wù)將隨著清潔能源技術(shù)的不斷創(chuàng)新而進(jìn)一步成熟和普及,為中國(guó)提供可行的解決方案,以達(dá)到碳中和目標(biāo),促進(jìn)新能源運(yùn)輸?shù)钠占啊Ｒ惑w化的能源服務(wù)建設(shè)模式將成為為建設(shè)綠色智能社會(huì)提供堅(jiān)實(shí)支撐的新能源基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。

參考文獻(xiàn)：

【1】劉瀏,喻小寶,盧娜.基于“雙碳”目標(biāo)的光儲(chǔ)充一體化充電站芻議綜合能源服務(wù)建設(shè)模式分析[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化,2023,13(10):258-260.

【2】陳思遠(yuǎn),陶瑩.光儲(chǔ)充檢放一體化充電站在配電網(wǎng)中的應(yīng)用研究[J].光源與照明,2023,(05):126-128.

【3】李建林,許璐,馬凌怡.光儲(chǔ)充一體化系統(tǒng)容量?jī)?yōu)化配置方法研究[J].電氣應(yīng)用,2022,41(09):71-77.

【4】陳奇豪,陳麗安,蔡維.光儲(chǔ)充一體化充電站的建模與仿真[J].廈門理工學(xué)院學(xué)報(bào),2020,28(05):33-39.

【5】楊躍晶，胡祥，李昌波.基于“雙碳”目標(biāo)的光儲(chǔ)充一體化充電站芻議綜合能源服務(wù)建設(shè)模式分析

【6】安科瑞微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

作者介紹：
張繼冬，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司

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