安科瑞光儲充事業(yè)部
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2025-09-08 13:02:16
安科瑞丁一18761599093
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摘要：在“雙碳”目標(biāo)推動(dòng)下，光伏電站作為清潔能源核心應(yīng)用場景，其間歇性、波動(dòng)性問題成為制約并網(wǎng)消納與供電穩(wěn)定性的關(guān)鍵瓶頸。儲能系統(tǒng)（ESS）的引入，可通過“削峰填谷”“平滑出力”“備用支撐”等功能，有效彌補(bǔ)光伏出力缺陷，而電池容量的*化配置與源儲協(xié)調(diào)控制策略，則是決定儲能型光伏電站經(jīng)濟(jì)性、可靠性與運(yùn)行效率的核心環(huán)節(jié)。
關(guān)鍵詞：光伏電站；電池容量*化；協(xié)調(diào)控制；
1.儲能型光伏電站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
儲能型光伏電站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以“發(fā)電-儲電-控電-并網(wǎng)”全鏈路協(xié)同為核心，構(gòu)建起適配清潔能源有效利用的一體化架構(gòu)，其設(shè)計(jì)需在功能實(shí)現(xiàn)、安全防護(hù)與經(jīng)濟(jì)收益間達(dá)成動(dòng)態(tài)平衡。從整體布局來看，系統(tǒng)以光伏發(fā)電子系統(tǒng)與儲能子系統(tǒng)為核心支撐，輔以控制調(diào)度、配電并網(wǎng)及輔助設(shè)施，形成緊密聯(lián)動(dòng)的運(yùn)轉(zhuǎn)體系。
光伏發(fā)電子系統(tǒng)作為能量源頭，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需結(jié)合電站選址的輻照強(qiáng)度、地形條件*化組件布 ——地面集中式電站常采用固定傾角支架，搭配集中式逆變器實(shí)現(xiàn)大規(guī)模電能轉(zhuǎn)換；分布式電站則適配屋*、停車場等場景，選用輕量化組串式逆變器，靈活匹配分散的組件陣列。而儲能子系統(tǒng)作為“能量緩沖器”，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圍繞安全性與可靠性展開：電化學(xué)儲能多采用集裝箱式電池艙，艙內(nèi)劃分獨(dú)立電池簇隔艙，配備溫度傳感器、煙霧探測器及七氟丙烷滅火系統(tǒng)，同時(shí)通過液冷或風(fēng)冷系統(tǒng)將電池工作溫度控制在 15-35℃，避免熱失控風(fēng)險(xiǎn)；儲能變流器（PCS）則需與光伏逆變器功率匹配，確保快速響應(yīng)光伏出力波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電能的有效存儲與釋放。
控制調(diào)度子系統(tǒng)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的 “智慧大腦”，能量管理系統(tǒng)（EMS）通過采集光伏出力預(yù)測數(shù)據(jù)、電網(wǎng)負(fù)荷需求及電池 SOC（荷電狀態(tài)）信息，制定動(dòng)態(tài)充放電策略——例如峰谷電價(jià)場景下，低谷時(shí)段控制儲能充電，高峰時(shí)段釋放電能賺取價(jià)差；并網(wǎng)場景中，實(shí)時(shí)調(diào)整功率輸出以滿足電網(wǎng)調(diào)頻調(diào)壓要求。配電并網(wǎng)子系統(tǒng)則承擔(dān)電能傳輸與安全保障職能，變壓器容量需匹配光伏與儲能總裝機(jī)功率，同時(shí)設(shè)置防雷接地裝置、過流保護(hù)開關(guān)，避免雷擊或過載損壞設(shè)備。
此外，輔助設(shè)施子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不可忽視：地面電站需規(guī)劃寬≥1.2m 的運(yùn)維通道，便于設(shè)備檢修；沿海或高風(fēng)地區(qū)的支架采用抗風(fēng)等*≥15 *的加強(qiáng)型鋼結(jié)構(gòu)，儲能集裝箱通過錨栓固定防止傾覆；高海拔地區(qū)則對逆變器、PCS 進(jìn)行高原適配，確保惡劣環(huán)境下系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。整體而言，儲能型光伏電站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需打破“光伏與儲能簡單疊加”的模式，通過各子系統(tǒng)的深度協(xié)同，實(shí)現(xiàn)“安全儲電、有效用能、靈活并網(wǎng)”的核心目標(biāo)，為新型電力系統(tǒng)提供可靠的硬件支撐。
2.光伏儲電站容量*化配置
光伏儲電站容量*化配置是平衡電站經(jīng)濟(jì)性、可靠性與功能性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需圍繞“供需匹配、成本可控、效率更*”原則，結(jié)合電站應(yīng)用場景、資源條件與運(yùn)行目標(biāo)，構(gòu)建多維度*化體系，避免“容量過剩浪費(fèi)成本”或“容量不足無法滿足需求”的問題。
從核心影響因素來看，首先需準(zhǔn)確匹配光伏出力特性與負(fù)荷需求 —— 通過分析電站所在區(qū)域的歷史輻照數(shù)據(jù)，確定光伏組件的理論裝機(jī)容量，同時(shí)結(jié)合用戶負(fù)荷曲線，計(jì)算光伏出力與負(fù)荷的 “差值區(qū)間”：當(dāng)光伏出力大于負(fù)荷時(shí)，多余電能需由儲能吸收，避免棄光；當(dāng)光伏出力小于負(fù)荷時(shí)，需由儲能釋放電能補(bǔ)充缺口，保障供電連續(xù)。
經(jīng)濟(jì)性約束是容量*化的另一重要維度，需以“節(jié)省全生命周期成本”為目標(biāo)，綜合考量初始投資、運(yùn)維成本與收益回報(bào)。初始投資中，光伏組件成本與儲能電池成本是核心，需避免盲目追求大容量導(dǎo)致投資回收期過長；運(yùn)維成本需計(jì)入電池更換、設(shè)備檢修等費(fèi)用；收益則包括光伏發(fā)電自用節(jié)省的電費(fèi)、余電上網(wǎng)收益、峰谷電價(jià)差套利收益及電網(wǎng)輔助服務(wù)收益。通過建立經(jīng)濟(jì)性測算模型，可得出經(jīng)濟(jì)型容量配置。
不同應(yīng)用場景下，容量*化配置策略存在顯著差異。集中式并網(wǎng)光伏儲電站，需結(jié)合電網(wǎng)接納能力確定容量——若電網(wǎng)對光伏出力波動(dòng)限制嚴(yán)格，需配置 “短時(shí)高功率” 儲能，用于平抑出力波動(dòng)；若目標(biāo)是參與電網(wǎng)調(diào)峰，需根據(jù)電網(wǎng)調(diào)峰需求，配置“長時(shí)大容量”儲能。分布式光伏儲電站，*先采用“自發(fā)自用、余電儲能 模式，儲能容量按“日均光伏盈余電量 ×1.2”配置，確保多余電能存儲，減少電網(wǎng)購電。離網(wǎng)光伏儲電站，需按“惡劣天氣備用時(shí)長”配置儲能容量，例如連續(xù)陰雨天氣的日均負(fù)荷總量，疊加20%備用容量，避免供電中斷。
此外，技術(shù)特性約束也需納入*化考量。光伏逆變器與儲能變流器（PCS）的功率需與光伏、儲能容量匹配。同時(shí)，結(jié)合光伏出力預(yù)測精度，預(yù)留一定容量應(yīng)對預(yù)測偏差，確保系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。
綜上，光伏儲電站容量*化配置需融合“數(shù)據(jù)測算、場景適配、成本收益平衡”，通過準(zhǔn)確分析供需特性、量化經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、結(jié)合技術(shù)約束，制定個(gè)性化配置方案，既保障電站功能實(shí)現(xiàn)，又提升投資效益，為光伏儲電站的有效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供基礎(chǔ)支撐。
3.光伏與儲能系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制
光伏與儲能系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制，核心是通過實(shí)時(shí)調(diào)控光伏逆變器與儲能變流器，平衡供電穩(wěn)定、能源效率與經(jīng)濟(jì)收益三大目標(biāo)。以安全為首要前提，實(shí)時(shí)監(jiān)測光伏出力、儲能SOC及電網(wǎng)參數(shù)，毫秒*響應(yīng)平抑光伏波動(dòng)、避免電池過充過放；再通過“光伏直供+余電儲能”*化效率，減少能量損耗；并網(wǎng)場景可結(jié)合峰谷電價(jià)，低谷儲電、高峰放電套利。技術(shù)上以實(shí)時(shí)反饋應(yīng)對突發(fā)工況，結(jié)合短期預(yù)測提前規(guī)劃充放電；集中式電站*先響應(yīng)電網(wǎng)指令，分布式側(cè)重自發(fā)自用，離網(wǎng)場景保障關(guān)鍵負(fù)荷供電，實(shí)現(xiàn)光儲有效協(xié)同，破解光伏間歇性難題。
4.安科瑞智慧能源管理平臺
4.1安科瑞智慧能源管理平臺
AcrelEMS智慧能源管理平臺是針對企業(yè)微電網(wǎng)的能效管理平臺，對企業(yè)微電網(wǎng)分布式電源、市政電源、儲能系統(tǒng)、充電設(shè)施以及各類交直流負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)視、智能預(yù)測、動(dòng)態(tài)調(diào)配，*化策略，診斷告警，可調(diào)度源荷有序互動(dòng)、能源全景分析，滿足企業(yè)微電網(wǎng)能效管理數(shù)字化、安全分析智能化、調(diào)整控制動(dòng)態(tài)化、全景分析可視化的需求，完成不同策略下光儲充資源之間的靈活互動(dòng)與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，為用戶降低能源成本，提高微電網(wǎng)運(yùn)行效率。AcrelEMS智慧能源管理平臺可以接受虛擬電廠的調(diào)度指令和需求響應(yīng)，是虛擬電廠平臺的企業(yè)*子系統(tǒng)。
圖1 AcrelEMS 智慧能源管理平臺主界面
4.2平臺結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)覆蓋企業(yè)微電網(wǎng)“源-網(wǎng)-荷-儲-充”各環(huán)節(jié)，通過智能網(wǎng)關(guān)采集測控裝置、光伏、儲能、充電樁、常規(guī)負(fù)荷數(shù)據(jù)，根據(jù)負(fù)荷變化和電網(wǎng)調(diào)度進(jìn)行*化控制，促進(jìn)新能源消納的同時(shí)降低對電網(wǎng)的*大需量，使之運(yùn)行安全。
圖2 AcrelEMS 智慧能源管理平臺結(jié)構(gòu)
4.3平臺功能
4.3.1.能源數(shù)字化展示
通過展示大屏實(shí)時(shí)顯示市電、光伏、風(fēng)電、儲能、充電樁以及其它負(fù)荷數(shù)據(jù)，快速了解能源運(yùn)行情況。
4.3.2.*化控制
直觀顯示能源生產(chǎn)及流向，包括市電、光伏、儲能充電及消耗過程，通過*化控制儲能和可控負(fù)載提升新能源消納，削峰填谷，平滑系統(tǒng)出力，并顯示*化前和*化后能源曲線對比等。
4.3.3.智能預(yù)測
結(jié)合氣象數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)對光伏、風(fēng)力發(fā)電功率和負(fù)荷功率進(jìn)行預(yù)測，并與實(shí)際功率進(jìn)行對比分析，通過儲能系統(tǒng)和負(fù)荷控制實(shí)現(xiàn)*化調(diào)度，降低需量和用電成本。
4.3.4.能耗分析
采集企業(yè)電、水、**氣、冷/熱量等各種能源介質(zhì)消耗量，進(jìn)行同環(huán)比比較，顯示能源流向，能耗對標(biāo)，并折算標(biāo)煤或碳排放等。
4.3.5.有序充電
系統(tǒng)支持接入交直流充電樁，并根據(jù)企業(yè)負(fù)荷和變壓器容量，并和變壓器負(fù)荷率進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，引導(dǎo)用戶有序充電，保障企業(yè)微電網(wǎng)運(yùn)行安全。
4.3.6.運(yùn)維巡檢
系統(tǒng)支持任務(wù)管理、巡檢/缺陷/消警/搶修記錄以及通知工單管理，并通過北斗定位跟蹤運(yùn)維人員軌跡，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維流程閉環(huán)管理。
4.4設(shè)備選型
除了智慧能源管理平臺外，還具備現(xiàn)場傳感器、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)測產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、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)*的能源管理系統(tǒng)提供一站式服務(wù)能力。
安科瑞系統(tǒng)解決方案還包含電力運(yùn)維云平臺、能源綜合計(jì)費(fèi)管理平臺、環(huán)保用電監(jiān)管云平臺、充電樁運(yùn)營管理云平臺、智慧消防云平臺、電力監(jiān)控系統(tǒng)、微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)、智能照明控制系統(tǒng)、電能質(zhì)量治理系統(tǒng)、電氣消防系統(tǒng)、隔離電源*緣監(jiān)測系統(tǒng)等系統(tǒng)解決方案，覆蓋企業(yè)微電網(wǎng)各個(gè)環(huán)節(jié)，打造準(zhǔn)確感知、邊緣智能、智慧運(yùn)行的企業(yè)微電網(wǎng)智慧能源管理系統(tǒng)。
5.結(jié)論
安科瑞儲能型光伏電站的電池容量*化與協(xié)調(diào)控制，是電站有效安全運(yùn)行的關(guān)鍵。容量配置上，結(jié)合區(qū)域光伏特性、負(fù)荷類型與經(jīng)濟(jì)性，適配并網(wǎng)/離網(wǎng)場景需求，兼顧電池技術(shù)特性，避免容量浪費(fèi)或不足；協(xié)調(diào)控制以“安全、效率、收益”為目標(biāo)，實(shí)時(shí)調(diào)控光儲設(shè)備，平抑波動(dòng)、防過充過放，結(jié)合電價(jià)策略與電站類型差異化調(diào)度，破解光伏間歇性問題，實(shí)現(xiàn)電站綜合效能良好。
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