淺析光儲一體化的屋頂光伏電站設計

hth下载地址 陳聰

摘要：從(cong) 係統結構的組成以及項目需要解決(jue) 的關(guan) 鍵技術出發，設計基於(yu) 光儲(chu) 一體(ti) 化的屋頂分布式光伏電站方案，通過實際組裝運行案例驗證了該方案的可行性和優(you) *性，為(wei) 基於(yu) 光儲(chu) 一體(ti) 化的屋頂光伏發電找到了一條切實可行的解決(jue) 方案。

關(guan) 鍵詞：屋頂；分布式光伏電站；光儲(chu) 一體(ti) 化；運行效果

0.引言

近年來，光伏發電技術取得顯著的發展，成本逐漸降低，應用領域不斷拓展。屋頂分布式光伏電站，憑借其獨*的優(you) 勢，成為(wei) 了光伏發電的重要應用形式。然而，光伏發電存在一定的不穩定性，如光照強度和天氣條件的影響，使得光伏發電量波動較大。為(wei) 解決(jue) 這一問題，光儲(chu) 一體(ti) 化技術應運而生。光儲(chu) 一體(ti) 化技術通過將光伏發電與(yu) 儲(chu) 能係統相結合，實現了光伏發電量的平滑輸出，提高了係統穩定性和可靠性，拓寬了光伏發電的應用領域。

1. 基於(yu) 光儲(chu) 一體(ti) 化的屋頂分布式光伏電站係統結構

1.1係統總體(ti) 框架

基於(yu) 光儲(chu) 一體(ti) 化的屋頂分布式光伏電站的係統總體(ti) 框架，包括光伏陣列與(yu) 逆變器、儲(chu) 能係統、電力調度與(yu) 能量管理係統。光伏陣列將太陽能轉化為(wei) 直流電能；逆變器將直流電能轉換為(wei) 交流電能，供電網或負載使用；儲(chu) 能係統負責在光伏發電不足以滿足負載需求時向負載供電，以及在光伏發電過剩時儲(chu) 存電能；電力調度與(yu) 能量管理係統根據負載需求和光伏發電情況，實現對光伏發電和儲(chu) 能係統的協調控製。通過以上各部分的緊密協作，基於(yu) 光儲(chu) 一體(ti) 化的屋頂分布式光伏電站係統能夠實現對太陽能的*效利用，提高係統的穩定性和可靠性。

1.2光伏陣列與(yu) 逆變器

光伏陣列是基於(yu) 光儲(chu) 一體(ti) 化的屋頂分布式光伏電站係統的核心部分，主要負責將太陽能轉化為(wei) 直流電能。光伏陣列的選型和設計應考慮光伏組件的性能、成本和可靠性等等，要根據不同的應用需求來選取合適的光伏陣列。同時，為(wei) 實現*大功率跟蹤和提高係統效率，逆變器的選型和控製策略也至關(guan) 重要。

1.3儲(chu) 能係統

儲(chu) 能係統可以根據不同的應用場景和需求選擇不同類型的儲(chu) 能技術，如鋰離子電池、釩液流電池等。儲(chu) 能係統的容量設計需要充分考慮光伏發電量的波動性、負載需求以及係統成本等因素。此外，儲(chu) 能係統的控製策略也是保證係統穩定運行的重要環節。根據不同的應用場景要選擇合適自己的儲(chu) 能係統，以下是常見的儲(chu) 能類型的對比（見表1）。

1.4電力調度與(yu) 能量管理係統

電力調度與(yu) 能量管理係統負責對光伏發電和儲(chu) 能係統進行協調控製，實現光伏發電量的平滑輸出，提高係統的穩定性和可靠性。電力調度與(yu) 能量管理係統需要實時監測光伏發電量、儲(chu) 能係統狀態和負載需求，製定合理的調度策略。典型的調度策略包括峰穀平滑、優(you) 先滿足負載需求、充放電策略優(you) 化等。為(wei) 提高係統的智能化程度，可以結合人工智能、大數據分析等技術進行電力調度與(yu) 能量管理。

2.關(guan) 鍵技術

基於(yu) 光儲(chu) 一體(ti) 化的屋頂分布式光伏電站係統中的關(guan) 鍵技術，包括*效光伏組件選型與(yu) 設計、逆變器技術、儲(chu) 能係統技術和電力調度與(yu) 能量管理策略，以及屋頂結構優(you) 化與(yu) 安全性設計。

2.1光伏組件選型與(yu) 設計

光伏組件的性能直接影響整個(ge) 係統的發電效率。在選擇光伏組件時，應充分考慮組件的性能參數、成本、可靠性和壽命等因素。當前市場上常見的光伏組件類型包括晶矽太陽能電池組件、薄膜太陽能電池組件等。此外，根據屋頂的具體(ti) 條件和需求，可以設計合理的光伏陣列布局，使係統在不同光照條件下實現*大發電量。

2.2逆變器技術

逆變器是光伏發電係統中的關(guan) 鍵設備，負責將光伏陣列產(chan) 生的直流電能轉換為(wei) 交流電能。逆變器的性能和控製策略對整個(ge) 係統的效率和穩定性具有重要影響。目前，市場上主要有集中式逆變器、組串式逆變器和微逆變器等不同類型。在選擇逆變器時，應根據係統規模、組件特性、安裝條件等因素綜合考慮。同時，逆變器的*大功率點追蹤（MPPT）算法和保護功能也對係統性能產(chan) 生重要影響。

2.3儲(chu) 能係統技術

儲(chu) 能係統是光儲(chu) 一體(ti) 化屋頂分布式光伏電站中的關(guan) 鍵部分，其性能和設計直接影響係統的穩定性和可靠性。

2.3.1儲(chu) 能類型選擇

根據不同的應用場景和需求，可選擇不同類型的儲(chu) 能技術，如鋰離子電池、釩液流電池、*級電容器等。在選擇儲(chu) 能類型時，應考慮儲(chu) 能設備的性能、成本、壽命、安全性等因素。

2.3.2儲(chu) 能容量設計

儲(chu) 能容量的設計需要充分考慮光伏發電量的波動性、負載需求以及係統成本等因素。合理的儲(chu) 能容量設計可確保係統在不同光照和負載條件下的穩定運行，同時避免過度投資。通常采用能量平衡分析、概率統計分析等方法進行儲(chu) 能容量的計算和優(you) 化。

2.3.3儲(chu) 能係統控製策略

儲(chu) 能係統的控製策略對於(yu) 保證係統穩定運行和提高發電效率具有重要作用。常見的控製策略包括充放電策略優(you) 化、狀態估計、故障診斷和保護等。同時，可以結合人工智能、大數據分析等先進技術，實現更智能的儲(chu) 能係統控製。

2.4電力調度與(yu) 能量管理策略

電力調度與(yu) 能量管理策略對於(yu) 實現光伏發電與(yu) 儲(chu) 能係統的協同運行具有關(guan) 鍵作用。典型的調度策略包括峰穀平滑、優(you) 先滿足負載需求、充放電策略優(you) 化等。電力調度與(yu) 能量管理策略應根據實際負載需求、光伏發電情況和儲(chu) 能係統狀態進行動態調整，以實現係統的穩定運行和*效發電。

2.5屋頂結構優(you) 化與(yu) 安全性設計

屋頂結構優(you) 化與(yu) 安全性設計對確保屋頂分布式光伏電站的穩定運行和延長係統壽命至關(guan) 重要。在設計過程中，應充分考慮屋頂承重能力、結構形式、安裝方式、防雷、防火、防風等因素。此外，還需對光伏組件、逆變器、儲(chu) 能係統等設備進行合理布局，以便於(yu) 係統的安裝、維護和故障排除。在安全性設計方麵，應遵循國家和地區的標準和規範，確保係統在各種環境條件下的安全運行。

3.實現案例

根據以上的設計理念及關(guan) 鍵技術在某大型商業(ye) 綜合體(ti) 進行了實際應用。該綜合體(ti) 屋頂麵積約為(wei) 5000m2。為(wei) 提高能源利用效率並降低電力成本，在屋頂安裝光儲(chu) 一體(ti) 化分布式光伏電站。該項目的設計目標是滿足商業(ye) 綜合體(ti) 約60%的日常用電需求。

3.1設計方案與(yu) 實施

根據屋頂麵積和業(ye) 主需求，選取相應的硬件。光伏組件：選用LONGiSolarLR6-72HPH450W單晶矽組件，共計560片，總裝機容量為(wei) 252kWp。逆變器：選用SungrowSG110CX三相組串式逆變器，共計2台，總容量為(wei) 220kW。儲(chu) 能係統：選用CATLLFP鋰離子電池，儲(chu) 能容量為(wei) 300kW·h。在實施過程中，光伏組件按照南傾(qing) 角20°布置在屋頂，使發電量*大化。同時，逆變器和儲(chu) 能係統安裝在屋頂附近的機房內(nei) ，以減小線路損耗。

3.2性能評估與(yu) 優(you) 化

經過一年的運行，該光伏電站的發電量達到了約305MW·h，滿足了預期目標。儲(chu) 能係統在日間將光伏發電的剩餘(yu) 電量儲(chu) 存起來，夜間釋放，使商業(ye) 綜合體(ti) 在用電高峰期能夠實現峰穀平滑。以下是電站運行後的主變負荷變化（見表2）。通過對係統性能的監控和分析，發現光伏組件的發電效率有待進一步提高，因此增加了清洗頻率，以確保光伏組件的長期穩定運行。

3.3經濟效益分析

該項目的總投資約為(wei) 150萬(wan) 元人民幣。經過一年的運行，節省了約18萬(wan) 元的電費支出。同時，根據當地政府的補貼政策，項目每年還可獲得約7萬(wan) 元的補貼收入。綜合考慮，該項目的投資回收期約為(wei) 6年，具有較好的經濟效益。

3.4項目分析

該案例根據商業(ye) 綜合體(ti) 的實際用電需求，合理配置了光伏組件、逆變器和儲(chu) 能係統，使得整個(ge) 係統能夠滿足約60%的日常用電需求，降低了對外部電網的依賴。選用的LONGiSolarLR6-72HPH450W單晶矽組件，具有較高的轉換效率（20.6%），確保了光伏發電係統的高性能和穩定性。此外，采用了SungrowSG110CX三相組串式逆變器，具有較高的*大效率，能夠適應不同光照條件下的運行，提高了整個(ge) 係統的能量輸出。同時，采用了CATLLFP鋰離子電池作為(wei) 儲(chu) 能係統，具有較高的能量密度、長壽命和安全性，能夠實現光伏發電量的有效儲(chu) 存和利用。通過電力調度與(yu) 能量管理係統，實現了日間光伏發電量的儲(chu) 存和夜間釋放，降低了用電高峰期的電力負荷，提高了整個(ge) 係統的穩定性。後期還進行了優(you) 化，發現並解決(jue) 了光伏組件發電效率的問題，增加了清洗頻率，確保了光伏組件的長期穩定運行。

4.hth下载地址Acrel-2000MG微電網能量管理係統

4.1概述

Acrel-2000MG儲(chu) 能能量管理係統是hth下载地址專(zhuan) 門針對工商業(ye) 儲(chu) 能電站研製的本地化能量管理係統，可實現了儲(chu) 能電站的數據采集、數據處理、數據存儲(chu) 、數據查詢與(yu) 分析、可視化監控、報警管理、統計報表、策略管理、曆史曲線等功能。其中策略管理，支持多種控製策略選擇，包含計劃曲線、削峰填穀、需量控製、防逆流等。該係統不僅(jin) 可以實現下級各儲(chu) 能單元的統一監控和管理，還可以實現與(yu) 上級調度係統和雲(yun) 平台的數據通訊與(yu) 交互，既能接受上級調度指令，又可以滿足遠程監控與(yu) 運維，確保儲(chu) 能係統安全、穩定、可靠、經濟運行。

4.2應用場景

適用於(yu) 工商業(ye) 儲(chu) 能電站、新能源配儲(chu) 電站。

4.3係統結構

4.4係統功能

（1）實時監管

對微電網的運行進行實時監管，包含市電、光伏、風電、儲(chu) 能、充電樁及用電負荷，同時也包括收益數據、天氣狀況、節能減排等信息。

（2）智能監控

對係統環境、光伏組件、光伏逆變器、風電控製逆變一體(ti) 機、儲(chu) 能電池、儲(chu) 能變流器、用電設備等進行實時監測，掌握微電網係統的運行狀況。

（3）功率預測

對分布式發電係統進行短期、超短期發電功率預測，並展示合格率及誤差分析。

（4）電能質量

實現整個(ge) 微電網係統範圍內(nei) 的電能質量和電能可靠性狀況進行持續性的監測。如電壓諧波、電壓閃變、電壓不平衡等穩態數據和電壓暫升/暫降、電壓中斷暫態數據進行監測分析及錄波展示，並對電壓、電流瞬變進行監測。

（5）可視化運行

實現微電網無人值守，實現數字化、智能化、便捷化管理;對重要負荷與(yu) 設備進行不間斷監控。

（6）優(you) 化控製

通過分析曆史用電數據、天氣條件對負荷進行功率預測，並結合分布式電源出力與(yu) 儲(chu) 能狀態，實現經濟優(you) 化調度，以降低尖峰或者高峰時刻的用電量，降低企業(ye) 綜合用電成本。

（7）收益分析

用戶可以查看光伏、儲(chu) 能、充電樁三部分的每天電量和收益數據，同時可以切換年報查看每個(ge) 月的電量和收益。

（8）能源分析

通過分析光伏、風電、儲(chu) 能設備的發電效率、轉化效率，用於(yu) 評估設備性能與(yu) 狀態。

（9）策略配置

微電網配置主要對微電網係統組成、基礎參數、運行策略及統計值進行設置。其中策略包含計劃曲線、削峰填穀、需量控製、新能源消納、逆功率控製等。

5.硬件及其配套產(chan) 品

6.結論

光儲(chu) 一體(ti) 化屋頂分布式光伏電站將光伏發電和儲(chu) 能係統相結合，具有顯著的能源優(you) 化和經濟效益。係統結構包括光伏陣列、逆變器、儲(chu) 能係統和電力調度與(yu) 能量管理係統。關(guan) 鍵技術涉及光伏組件選型與(yu) 設計、逆變器技術、儲(chu) 能係統技術以及電力調度與(yu) 能量管理策略。通過實際應用案例分析，可以發現光儲(chu) 一體(ti) 化屋頂分布式光伏電站在建築物上具有廣泛的應用前景。隨著光伏和儲(chu) 能技術的進一步發展以及政策支持，光儲(chu) 一體(ti) 化屋頂分布式光伏電站的技術優(you) 勢和經濟效益將更加明顯。未來，光儲(chu) 一體(ti) 化屋頂分布式光伏電站將為(wei) 更多建築物提供清潔、可持續的能源解決(jue) 方案，為(wei) 應對能源危機和應對氣候變化做出積極貢獻。

參考文獻

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