淺談光儲充係統在停車場中的設計與運用

hth下载地址 陳聰

摘要：隨著電動汽車保有量的增長，停車場充電設施建設需求不斷擴大，充電設施新增需求將對現有電網造成一定的用電壓力。光儲(chu) 充一體(ti) 化係統技術在停車場中的運用，不僅(jin) 通過光伏發電為(wei) 充電設施提供清潔能源，而且通過儲(chu) 能設備平抑光伏發電與(yu) 用電負荷不匹配造成的衝(chong) 擊，通過智能管理係統智能分配和調度能源，至優(you) 化能源利用效率，提高光儲(chu) 充一體(ti) 化停車場收益，緩解電網壓力，對能源轉型、減少碳排放和可持續發展帶來積極的影響。

關(guan) 鍵詞：電動汽車 光儲(chu) 充一體(ti) 化 停車場 光伏發電

0引言

近年來，我國城市停車設施規模持續擴大，停車秩序不斷改善，產(chan) 業(ye) 化發展逐步深入，但仍存在供給能力短缺、治理水平不高、市場化進程滯後等問題[1]。為(wei) 加快補齊城市停車供給短板，改善交通環境，推動高質量發展，停車場基礎設施建設還將進一步推動。電動汽車作為(wei) 新能源汽車，具有清潔等特點，具有較大的實際發展意義(yi) 和政策支持。中國在《新能源汽車產(chan) 業(ye) 發展規劃（2021-2035）》提出，到2025年，新能源汽車銷量占比要在新車銷售總量中達到20%[2]。隨著政策的引導、資金的支持和技術的革新，傳(chuan) 統高耗能、高汙染的燃油汽車正在逐漸被低能耗、*排放的電動汽車所替代[3]，電動汽車保有量將呈指數式增長，但電動汽車充電設施的建設遠不及電動汽車保有量上漲速度。《深圳市新能源汽車充換電設施管理辦法（征求意見稿）》擬規定：各類建築物配建停車場（庫）及社會(hui) 公共停車場小汽車停車位的充電樁配置比例不應低於(yu) 30%，100%預留充電樁建設安裝條件[4]。停車充電樁將在未來一段時間迅速發展，但龐大的電動車充電需求可能會(hui) 導致配電網運行指標越限，同時還可能引起係統峰值負荷超額等問題，進而對係統輸電和發電能力造成很大壓力，需要新興(xing) 的能源供給方式注入，幫助緩解電網壓力，提高停車場電動汽車充電效率。光伏充電作為(wei) 綠色能源之一，得到了國家政策的大力推動，在緩解電網壓力上具有較好的發展前景，但根據《2022中國電動汽車用戶充電行為(wei) 白*書(shu) 》指出，電動汽車用戶單日充電高峰集中在三個(ge) 時段，分別為(wei) ：早上5：00-7：00，下午12：00-16：00，夜間23：00-1：00。對比上年同期，下午時段充電占比降低，夜間和早上的充電占比提高[5]。電動汽車用戶具有較明顯的充電行為(wei) 特征，需要具有儲(chu) 能功能的新能源供電設備，傳(chuan) 統的並網光伏發電與(yu) 停車場頂棚結合的光伏停車棚並不能很好的解決(jue) 問題，因此，《白*書(shu) 》提出建議：充電場站推進光儲(chu) 充一體(ti) 化，布局虛擬電廠業(ye) 務。鼓勵充電運營商、負荷集成商等各類第三方市場主體(ti) ，通過商業(ye) 模式創新聚合電動汽車參與(yu) 儲(chu) 能服務，並在未來積極參與(yu) 電力交易，響應電網削峰填穀，充分利用清潔能源，助推能源結構轉型[5]。可見，光儲(chu) 充一體(ti) 化在停車場的應用中有較大的發展潛力。

1光儲(chu) 充一體(ti) 化技術

1.1光儲(chu) 充一體(ti) 化技術概述

光儲(chu) 充一體(ti) 化技術是將光伏發電、儲(chu) 能和充電設施集成在一起，形成一個(ge) 整體(ti) 係統以滿足能源供應和能源消費的需求。

光伏發電，依靠“光生伏打效應”將光伏板吸收的太陽能轉換為(wei) 電能，輸出直流電通過逆變器輸送給電網。光伏發電技術已經得到了廣泛應用，具有無排放、可再生、模塊化布局和適應性強等優(you) 點

儲(chu) 能技術是將電能在光伏發電時儲(chu) 存起來，以便在需要時供應給充電設施或其他電力需求。由於(yu) 電動汽車具有較明顯的充電行為(wei) 特征，會(hui) 導致光伏發電與(yu) 用電負荷不匹配，對整體(ti) 微電網造成一定的衝(chong) 擊。儲(chu) 能技術可以平抑光伏發電與(yu) 用電負荷不匹配造成的衝(chong) 擊，保證智能微網係統的平穩運行[6]，利用太陽能，提高整體(ti) 係統的穩定性和持續性。充電設施是將儲(chu) 存的電能轉化為(wei) 電動車輛的充電能力。

1.2光儲(chu) 充一體(ti) 化技術的優(you) 點

光儲(chu) 充一體(ti) 技術的優(you) 點在各個(ge) 領域得到了證實，在停車場的應用中，具有可持續性、獨立與(yu) 可靠性、經濟性等優(you) 點。

1）可持續性。光儲(chu) 充一體(ti) 化係統使用光伏發電，利用太陽能作為(wei) 可再生能源，實現*排放的電力供應。儲(chu) 能係統將電能儲(chu) 存起來供後續使用，使得係統能夠在無光照或低光照條件下繼續供電，提高能源利用效率。通過推廣光儲(chu) 充一體(ti) 化係統的應用，可以為(wei) 改善環境質量、減少碳排放做出積極貢獻，實現可持續發展目標。

2）獨立與(yu) 可靠性。光儲(chu) 充一體(ti) 化係統通過儲(chu) 能設備的引入，實現光伏發電的能源存儲(chu) 和調度，解決(jue) 了太陽能發電的間歇性和不可控性的問題。儲(chu) 能設備可以在光伏發電過剩時儲(chu) 存電能，在需求高峰時釋放電能，實現能源供需平衡，使得光儲(chu) 充一體(ti) 化係統具有獨立性。因其具有獨立性的特點，降低了對傳(chuan) 統電力網絡的依賴，減輕電網負荷壓力和線路損耗，提高電網的穩定性和可靠性。另外，在災害或緊急情況下，係統可以提供可靠的電力供應，解決(jue) 臨(lin) 時緊急照明和通信等基本需求。

3）經濟性。光儲(chu) 充一體(ti) 化係統通過光伏發電與(yu) 能源儲(chu) 存調度，減少傳(chuan) 統電力供應的需求，降低能源采購成本和電費支出，為(wei) 停車場提供經濟效益。甚至在光伏發電充足的情況下，可以將多餘(yu) 電量並入電網，獲得一定收益。

光儲(chu) 充一體(ti) 化技術的發展前景廣闊，該項技術的推廣和發展將對能源轉型、碳排放減少和可持續發展產(chan) 生積極影響。

2停車場光儲(chu) 充一體(ti) 化係統設計

停車場光儲(chu) 充一體(ti) 化係統包含光伏係統、儲(chu) 能係統、充電係統與(yu) 智能管理係統，且並入大電網中。在係統微電網中，包含直流母線與(yu) 交流母線，通過DC/AC逆變器相聯通。

圖1停車場光儲(chu) 充一體(ti) 化係統示意圖

2.1光伏係統

光伏發電係統分為(wei) 集中式光伏發電係統與(yu) 分布式光伏發電係統，在停車場中，應運用倡導就近發電，就近並網，就近轉換，就近使用的分布式光伏發電係統，采用“自發自用，餘(yu) 電上網”的方式將光伏發電係統所發電量優(you) 先進行就地消納，剩餘(yu) 電量進行上網消納。

2.1.1光伏係統組成

光伏發電係統主要有光伏陣列與(yu) MPPT兩(liang) 個(ge) 部分構成。

1)光伏陣列

光伏陣列由光伏組件串並聯組成，光伏組件有單晶矽、多晶矽、碲化鎘、銅銦镓硒等類型，其中單晶矽組件因技術成熟、效率高、使用壽命長而被廣泛應用於(yu) 分布式光伏發電係統。光伏組件運用半導體(ti) 的“光生伏特”效應，當光伏組件受到光照，物體(ti) 內(nei) 的電荷分布狀態發生變化而產(chan) 生電動勢和電流，輸出直流電，作為(wei) 光儲(chu) 充一體(ti) 化係統的能源供給部分。

2)MPPT

MPPT控製器的全稱“至大功率點跟蹤”（MaximumPowerPointTracking）太陽能控製器，是傳(chuan) 統太陽能充放電控製器的升級換代產(chan) 品。MPPT控製器能夠實時偵(zhen) 測太陽能板的發電電壓，並追蹤高電壓電流值，使係統以至大功率輸出對蓄電池充電。應用於(yu) 太陽能光伏係統中，協調太陽能電池板、蓄電池、負載的工作，是光伏係統的大腦。

圖2光伏係統示意圖

2.1.2光伏係統與(yu) 停車場的結合

停車場與(yu) 光伏係統具有較好的相容性，特別在停車樓屋頂與(yu) 露天停車場，可以較好的運用。停車樓屋頂與(yu) 普通屋頂一樣，擁有較大麵積共光伏設備的建設。露天停車場由於(yu) 受到陽光直曬，雨雪天氣等自然因素影響，安全性不如其他停車場。光伏係統可以和停車棚相結合，為(wei) 露天停車場建造光伏車棚，有雙車位車棚與(yu) 多車位車棚兩(liang) 種類型，具有較強的靈活性，為(wei) 停車場提供更好地安全性。

光伏功率主要由光伏板表麵溫度、光照強度以及光伏板麵積所影響，因此，在光伏設備的建設中，應充分考慮傾(qing) 角與(yu) 方位角，光伏組件傾(qing) 角和朝向對係統發電量影響頗大。通常情況下，排除氣候條件，朝向正南方向、與(yu) 地平表麵形成傾(qing) 角的平麵與(yu) 當地的緯度值相同，年平均接收到的太陽輻射能至多。

2.2儲(chu) 能係統

儲(chu) 能係統作為(wei) 微電網中必不能少的一部分，具有提高可再生能源利用率、緩解可再生能源出力波動、降低對微電網運行穩定性的衝(chong) 擊和對配電網負荷“削峰填穀”的作用。儲(chu) 能係統主要由儲(chu) 能變流器與(yu) 儲(chu) 能電池構成。

儲(chu) 能變流器（PCS）是儲(chu) 能係統與(yu) 電網連接的功率接口設備，承擔控製電網與(yu) 儲(chu) 能單元間能量雙向流動的功能。

儲(chu) 能電池作為(wei) 存儲(chu) 電能的單元，是儲(chu) 能係統的主要構成。充電狀態下，蓄電池可將電能轉化為(wei) 化學能存儲(chu) 在電池中，放電狀態下又可將化學能轉化成電能釋放出。在光儲(chu) 充一體(ti) 化係統中，儲(chu) 能電池可選用磷酸鐵鋰電池，該電池循環壽命長、穩定性和耐久性優(you) 良、能量密度高、安全性更高、更耐高溫，在對電池安全可靠性要求較高的電力行業(ye) 有著不可替代的優(you) 勢。

2.3充電係統

充電係統是光儲(chu) 充一體(ti) 化係統中的輸出部分。電動汽車用戶根據其需求，對充電設備有快充與(yu) 慢充兩(liang) 種需求，因此充電設備也應根據其需求分為(wei) 直流充電樁與(yu) 交流充電樁。

直流充電樁運用光伏係統產(chan) 生的直流電，直接作為(wei) 充電樁電源，為(wei) 電動汽車充電，可快速完成充電，滿足電動汽車用戶快充需求。交流充電樁運用電網或逆變器產(chan) 生的交流電為(wei) 電動汽車充電，低功率的交流電充電對電網衝(chong) 擊較小，但充電時間較長，可滿足電動汽車用戶慢充需要。

2.4智能管理係統

智能管理係統是光儲(chu) 充一體(ti) 化停車場的調度與(yu) 數據中心，是整個(ge) 一體(ti) 化係統的大腦。智能管理係統主要有充電控製功能，能源調度功能，數據監測功能。

充電控製功能由智能管理係統接受到用戶充電需求申請，根據其快充慢充需求，調動儲(chu) 能係統提供直流電滿足快充需求，使用DC/AC逆變器將儲(chu) 能係統放出電流轉換為(wei) 交流電或采用大電網供電滿足慢充需求。

能源調度功能由智能管理係統根據合適的調度策略，進行能源的調度，達到效益的優(you) 化。在光伏發電量充足，充電需求不高時，將部分電能儲(chu) 存到儲(chu) 能係統，部分並入大電網獲得一定收益。在光伏發電量不足，充電需求較高時，采購大電網供電，對充電係統進行支持。另外，智能管理係統可根據當地分時電價(jia) ，在電價(jia) 高峰期放電，在電價(jia) 低穀期充電，獲得受益，實現光儲(chu) 充一體(ti) 化停車場受益至大化。

數據監測功能通過儲(chu) 能係統、光伏發電係統、充電係統、微電網狀態將實時數據回輸至智能管理係統，實現實時數據監控與(yu) 共享，保證各係統運行穩定。另外，係統將收集大量充電行為(wei) 與(yu) 係統運行數據，可為(wei) 調度策略深入研究提供數據支撐。

圖3智能管理係統示意圖

3發展與(yu) 挑戰

3.1挑戰

光儲(chu) 充一體(ti) 化停車場仍然處於(yu) 發展階段，需要進一步完善和發展，在未來還將麵臨(lin) 不少挑戰。

首先，停車場可用空間通常有限，如何合理利用有限的空間，實現光伏發電設施、儲(chu) 能設施、充電設施的集成布置，是一個(ge) 挑戰。不同時間、不同天氣、不同季節對光伏發電的功率輸出有較大影響，如何根據光照條件的變化，以及分時電價(jia) 政策，以至大經濟效益為(wei) 目標，通過智能管理係統和算法實時調整能量流分配與(yu) 儲(chu) 能係統的充放電策略，是一個(ge) 挑戰。隨著電動汽車的增加，停車場的充電需求也會(hui) 相應增加，如何較為(wei) 準確預測未來充電需求，合理合理規劃充電設施的布置和功率規模是一個(ge) 挑戰。另外，光儲(chu) 充一體(ti) 化係統的建設和運營成本是一個(ge) 考慮因素，如何綜合考慮係統建設、運維和能源成本，實現光儲(chu) 充一體(ti) 化係統在停車場的運用成本至低化，是一個(ge) 挑戰。

3.2發展方向

未來，要持續推進光伏發電、儲(chu) 能和充電設施技術發展與(yu) 創新，提高係統效率、可靠性和智能化水平。通過技術進步，形成光儲(chu) 充一體(ti) 化停車場體(ti) 係，優(you) 化運營維護管理製度，提出更經濟性的能源調度策略，降低光儲(chu) 充一體(ti) 化係統成本，提高經濟可行性。另外，要加強光儲(chu) 充一體(ti) 化係統與(yu) 電力市場的互動，探索參與(yu) 電力市場交易和能源管理的機製，推動建立支持政策和市場機製，促進光儲(chu) 充一體(ti) 化係統的發展與(yu) 推廣。

隨著技術進步，成本降低和政策支持的推動，光儲(chu) 充一體(ti) 化係統在停車場應用中將迎來更廣闊的發展前景。

4hth下载地址微電網能量管理係統概述

4.1概述

Acrel-2000MG微電網能量管理係統，是我司根據新型電力係統下微電網監控係統與(yu) 微電網能量管理係統的要求，專(zhuan) 門研製出的企業(ye) 微電網能量管理係統。本係統滿足光伏係統、風力發電、儲(chu) 能係統以及充電樁的接入，進行數據采集分析，直接監視光伏、風能、儲(chu) 能係統、充電樁運行狀態及健康狀況，是一個(ge) 集監控係統、能量管理為(wei) 一體(ti) 的管理係統。該係統安全穩定的基礎上以經濟優(you) 化運行為(wei) 目標，提升可再生能源應用，提高電網運行穩定性、補償(chang) 負荷波動；有效實現用戶側(ce) 的需求管理、消除晝夜峰穀差、平滑負荷，提高電力設備運行效率、降低供電成本。為(wei) 企業(ye) 微電網能量管理提供安全、可靠、經濟運行提供了全新的解決(jue) 方案。

微電網能量管理係統應采用分層分布式結構，整個(ge) 能量管理係統物理上分為(wei) 三個(ge) 層：設備層、網絡通信層和站控層。站級通信網絡采用標準以太網及TCP/IP通信協議，物理媒介可以為(wei) 光纖、網線、屏蔽雙絞線等。係統支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規約。

4.2適用場合

係統可應用於(yu) 城市、高速公路、工業(ye) 園區、工商業(ye) 區、居民區、智能建築、海島、無電地區可再生能源係統監控和能量管理需求。

4.3係統架構

本平台采用分層分布式結構進行設計，即站控層、網絡層和設備層，詳細拓撲結構如下：

圖3典型微電網能量管理係統組網方式

5充電站微電網能量管理係統主要功能

5.1實時監測

微電網能量管理係統人機界麵友好，應能夠以係統一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運行狀態，實時監測光伏、風電、儲(chu) 能、充電站等各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動態監視各回路斷路器、隔離開關(guan) 等合、分閘狀態及有關(guan) 故障、告警等信號。其中，各子係統回路電參量主要有：相電壓、線電壓、三相電流、有功/無功功率、視在功率、功率因數、頻率、有功/無功電度、頻率和正向有功電能累計值；狀態參數主要有：開關(guan) 狀態、斷路器故障脫扣告警等。

係統應可以對分布式電源、儲(chu) 能係統進行發電管理，使管理人員實時掌握發電單元的出力信息、收益信息、儲(chu) 能荷電狀態及發電單元與(yu) 儲(chu) 能單元運行功率設置等。

係統應可以對儲(chu) 能係統進行狀態管理，能夠根據儲(chu) 能係統的荷電狀態進行及時告警，並支持定期的電池維護。

微電網能量管理係統的監控係統界麵包括係統主界麵，包含微電網光伏、風電、儲(chu) 能、充電站及總體(ti) 負荷組成情況，包括收益信息、天氣信息、節能減排信息、功率信息、電量信息、電壓電流情況等。根據不同的需求，也可將充電，儲(chu) 能及光伏係統信息進行顯示。

圖4係統主界麵

子界麵主要包括係統主接線圖、光伏信息、風電信息、儲(chu) 能信息、充電站信息、通訊狀況及一些統計列表等。

5.1.1光伏界麵

圖5光伏係統界麵

本界麵用來展示對光伏係統信息，主要包括逆變器直流側(ce) 、交流側(ce) 運行狀態監測及報警、逆變器及電站發電量統計及分析、並網櫃電力監測及發電量統計、電站發電量年有效利用小時數統計、發電收益統計、碳減排統計、輻照度/風力/環境溫濕度監測、發電功率模擬及效率分析；同時對係統的總功率、電壓電流及各個(ge) 逆變器的運行數據進行展示。

5.1.2儲(chu) 能界麵

圖6儲(chu) 能係統界麵

本界麵主要用來展示本係統的儲(chu) 能裝機容量、儲(chu) 能當前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。

圖7儲(chu) 能係統PCS參數設置界麵

本界麵主要用來展示對PCS的參數進行設置，包括開關(guan) 機、運行模式、功率設定以及電壓、電流的限值。

圖8儲(chu) 能係統BMS參數設置界麵

本界麵用來展示對BMS的參數進行設置，主要包括電芯電壓、溫度保護限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。

圖10儲(chu) 能係統PCS電網側(ce) 數據界麵

本界麵用來展示對PCS電網側(ce) 數據，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數等。

圖9儲(chu) 能係統PCS交流側(ce) 數據界麵

本界麵用來展示對PCS交流側(ce) 數據，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數、溫度值等。同時針對交流側(ce) 的異常信息進行告警。

圖11儲(chu) 能係統PCS直流側(ce) 數據界麵

本界麵用來展示對PCS直流側(ce) 數據，主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時針對直流側(ce) 的異常信息進行告警。

圖12儲(chu) 能係統PCS狀態界麵

本界麵用來展示對PCS狀態信息，主要包括通訊狀態、運行狀態、STS運行狀態及STS故障告警等。

圖14儲(chu) 能電池狀態界麵

本界麵用來展示對BMS狀態信息，主要包括儲(chu) 能電池的運行狀態、係統信息、數據信息以及告警信息等，同時展示當前儲(chu) 能電池的SOC信息。

圖13儲(chu) 能電池簇運行數據界麵

本界麵用來展示對電池簇信息，主要包括儲(chu) 能各模組的電芯電壓與(yu) 溫度，並展示當前電芯的電壓、溫度值及所對應的位置。

5.1.3風電界麵

圖15風電係統界麵

本界麵用來展示對風電係統信息，主要包括逆變控製一體(ti) 機直流側(ce) 、交流側(ce) 運行狀態監測及報警、逆變器及電站發電量統計及分析、電站發電量年有效利用小時數統計、發電收益統計、碳減排統計、風速/風力/環境溫濕度監測、發電功率模擬及效率分析；同時對係統的總功率、電壓電流及各個(ge) 逆變器的運行數據進行展示。

5.1.4充電站界麵

圖16充電站界麵

本界麵用來展示對充電站係統信息，主要包括充電站用電總功率、交直流充電站的功率、電量、電量費用，變化曲線、各個(ge) 充電站的運行數據等。

5.1.5事故追憶

可以自動記錄事故時刻前後一段時間的所有實時掃描數據，包括開關(guan) 位置、保護動作狀態、遙測量等，形成事故分析的數據基礎。

用戶可自定義(yi) 事故追憶的啟動事件，當每個(ge) 事件發生時，存儲(chu) 事故*10個(ge) 掃描周期及事故後10個(ge) 掃描周期的有關(guan) 點數據。啟動事件和監視的數據點可由用戶隨意修改。

5.2典型硬件及其配套產(chan) 品

6總結

光儲(chu) 充一體(ti) 化係統具有可持續性、可靠性和經濟性等特點，可以為(wei) 改善環境質量、減少碳排放做出積極貢獻。通過智能化能源管理係統，實現係統效益至優(you) 化，在政策推動電動汽車迅猛發展的現狀下，為(wei) 充電需求市場注入新的能源供給，緩解電網壓力，為(wei) 停車場提供更高的受益。光儲(chu) 充一體(ti) 化停車場具有廣闊的發展前景，光儲(chu) 充一體(ti) 化係統技術在停車場中的運用將成為(wei) 今後一個(ge) 重要的研究方向。

參考文獻

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