在碳中和與綠色能源轉型的背景下,新能源汽車正逐步成為主流出行方式。然而,充電基礎設施的不足、電網(wǎng)負荷壓力大、電價波動等問題,仍然困擾著許多車主和運營商。如何解決這些痛點?光儲充一體化充電站應運而生,以“光伏發(fā)電+儲能+智能充電”的創(chuàng)新模式,打造高效、低碳、可持續(xù)的能源解決方案!
一、什么是光儲充一體化充電站?
光儲充一體化充電站是一種結合光伏發(fā)電、儲能電池和智能充電樁的綜合性充電設施。其核心優(yōu)勢在于:
光伏發(fā)電:利用太陽能板將光能轉化為電能,實現(xiàn)清潔能源自給自足。
儲能系統(tǒng):配備大容量儲能電池,在電價低谷時儲電,高峰時放電,降低用電成本。
智能充電:動態(tài)調節(jié)充電功率,匹配電網(wǎng)負荷,提升充電效率,減少對電網(wǎng)的沖擊。
二、光儲充一體化充電站的優(yōu)勢
降低用電成本
通過光伏發(fā)電和儲能系統(tǒng)的結合,充電站可以在電價低谷時儲電,高峰時供電,大幅減少電費支出,提高運營收益。
綠色低碳,助力碳中和
太陽能是100%清潔能源,光儲充模式可減少對傳統(tǒng)電網(wǎng)的依賴,降低碳排放,符合國家“雙碳”戰(zhàn)略。
穩(wěn)定供電,緩解電網(wǎng)壓力
儲能系統(tǒng)可在電網(wǎng)故障或用電高峰時提供備用電源,保障充電站穩(wěn)定運行,避免因停電影響用戶體驗。
智能高效,提升充電體驗
采用智能調度系統(tǒng),優(yōu)化充電功率分配,支持快充、慢充等多種模式,滿足不同車輛的充電需求。
多元化盈利模式
除了充電服務費,儲能系統(tǒng)還可參與電網(wǎng)調峰填谷,獲取額外收益;光伏發(fā)電余電也可上網(wǎng)售電,增加收入來源。
三、適用場景廣泛
商業(yè)停車場:商場、寫字樓、酒店等場所可建設光儲充一體化充電站,提升服務附加值。
高速公路服務區(qū):解決長途出行充電難題,同時降低用電成本。
社區(qū)充電站:結合小區(qū)光伏和儲能,打造綠色智慧社區(qū)。
物流園區(qū):為電動貨車、叉車等提供高效充電支持,降低運營成本。
四、光伏儲能一體化充電站獨特的繼電保護配置
4.1特殊的電氣設計
光伏儲能一體化充電站電氣干線示意圖
光伏儲能一體化充電站的電氣設計獨具匠心,采用10kV市電供電。典型的箱式變電站涵蓋高壓室、變壓器室和低壓室,容量范圍一般在630kVA至1250kVA之間。例如,某城市充電站巧妙利用車棚頂部安裝分布式光伏組件,裝機容量達[X]kW,高效轉化太陽能。儲能柜的容量則依據(jù)充電需求和預算進行定制,大型充電站為應對高峰用電需求并控制成本,常選用大容量儲能柜以確保供電穩(wěn)定性。相關設備,如光伏匯流柜、儲能匯流柜及儲能柜,通常布置于預制艙內,既節(jié)約空間又便于維護管理。
4.2復雜的保護需求
光儲一體化充電站的繼電保護配置相較于傳統(tǒng)電站更為復雜。光伏和儲能系統(tǒng)的接入改變了供電結構,導致短路電流的分布和方向變得錯綜復雜。例如,當變壓器低壓側發(fā)生短路時,電網(wǎng)、光伏和儲能系統(tǒng)可能同時向故障點注入電流。若保護邏輯設計不當,可能會引發(fā)保護裝置誤動作或無法迅速隔離故障,進而影響充電站的正常運行。此外,電力電子設備如光伏逆變器和儲能PCS的反應時間通常長于傳統(tǒng)繼電保護裝置和斷路器,因此需要更為精準和迅速的保護策略。在復雜的供電結構下,傳統(tǒng)低壓斷路器的過流保護難以滿足保護選擇性要求,故障發(fā)生時可能無法精準切除故障區(qū)域,從而引發(fā)連鎖反應,擴大故障范圍,嚴重威脅充電站的可靠性。因此,合理設置保護邏輯,確保其符合分布式電源接入電網(wǎng)的相關標準和規(guī)范,是保障充電站安全穩(wěn)定運行的關鍵所在。
4.3分級保護策略
樁級保護:依據(jù)相關標準,直流充電樁需要具備交流輸入過壓保護、交流輸入過流保護、直流輸出過壓保護、直流輸出過流保護以及內部過溫保護等功能,這些功能主要由直流充電樁內部模塊來實現(xiàn)。為增強安全性,部分直流充電樁還可以加裝限流式保護器。交流充電樁則應具備過負荷保護、短路保護和漏電保護功能,漏電保護需符合現(xiàn)行國家標準的有關規(guī)定。在實際應用中,交流充電樁通常會配置電氣防火限流式保護器,就可以實現(xiàn)交流單相短路限流滅弧保護、過載限流保護、過 / 欠壓保護、漏電監(jiān)測、內部超溫限流保護等功能,并且支持 RS485 通訊,7kW交流充電樁廣泛使用ASCP200-40D,而30kW和60kW直流充電樁分別配置ASCP310-63B和ASCP310-125B限流式保護器,以實現(xiàn)相應的保護功能。
0.4kV 回路保護:光伏逆變器和儲能變流器自身已經(jīng)具備比較完善的保護功能,所以無需另外配置保護裝置。不過,為了保障電網(wǎng)安全,依據(jù)相關規(guī)定,需要在并網(wǎng)點設置防孤島保護裝置AM5SE-IS,一旦電網(wǎng)停電,它能夠迅速動作,跳開光伏和儲能并網(wǎng)斷路器,防止孤島運行向電網(wǎng)送電。例如,在某光伏儲能一體化充電站,電網(wǎng)停電時防孤島保護裝置及時動作,避免了安全事故。并網(wǎng)點還需要對電能質量數(shù)據(jù)進行監(jiān)測,比如電流、電壓、總諧波畸變率、電壓合格率、電壓波動 / 閃變等,這就需要配置 APView400 電能質量在線監(jiān)測裝置。為了滿足 0.4kV 保護選擇性要求,主要回路應配置低壓保護裝置ALP500,它能夠實現(xiàn)速斷、過流保護、過負荷保護、欠 / 過電壓保護、漏電保護等功能,有效縮小故障范圍。
10kV 回路保護:10kV 進線回路和變壓器需配置AM5SE-F線路保護和AM5SE-T變壓器保護裝置。兩者均應具備帶方向的電流速斷、過流、過負荷保護,變壓器保護還應包括非電量保護如溫度、開門保護,油浸式變壓器需加瓦斯保護。例如,在某油浸式變壓器的 10kV 回路中,瓦斯保護裝置檢測到內部故障,避免了火災事故發(fā)生。根據(jù)相關管理辦法和規(guī)定,分布式電源用戶公共連接點需要監(jiān)測電能質量數(shù)據(jù),因此要配置電能質量在線監(jiān)測裝置APView500;對于自發(fā)自用、余電不上網(wǎng)的用戶,還需要設置防逆流保護AM5SE-IS或防逆流調節(jié)單元ADL400-CT,防止向電網(wǎng)反送電,確保電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。
4.4協(xié)調控制器的作用
安科瑞ACCU-100 協(xié)調控制器在光伏儲能一體化充電站中發(fā)揮著至關重要的作用。它不僅承擔數(shù)據(jù)采集、協(xié)議轉換和存儲等基礎任務,還具備新能源使用策略的控制功能。該控制器依據(jù)預設邏輯,精確調控光伏出力、儲能系統(tǒng)的充放電、充電樁的充電過程以及負荷的調節(jié)。在陽光充沛的情況下,優(yōu)先利用光伏電能,并將多余部分儲存;當光伏發(fā)電不足或用電需求增加時,及時釋放儲能系統(tǒng)中的電能以供應需求。此外,它還能與云端平臺進行實時交互,動態(tài)調整策略,獲取能源政策和電價信息,從而優(yōu)化能源利用并控制成本,使充電站的運行更加智能化和高效化,全面滿足用戶的需求。
五、高效管理:智能運管平臺解決方案
安科瑞智慧能源管理平臺概述
安科瑞AcrelEMS 智慧能源管理平臺,作為光伏儲能一體化充電站的“智慧大腦”,集成了微電網(wǎng)管理、充電樁運營、光伏發(fā)電監(jiān)控及儲能管理等多項功能,全面保障充電站的高效運轉。在實際應用中,該平臺能夠實時監(jiān)測設備狀態(tài),對異常電壓波動迅速作出響應并提供有效的解決方案,從而顯著提升了供電的可靠性,優(yōu)化了能源使用策略,實現(xiàn)了新能源發(fā)電的就地消納,有效降低了充電成本,為用戶帶來了更加優(yōu)質且經(jīng)濟的充電服務。
1)充電運營管理
基于物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術的充電設施管理系統(tǒng),它能夠對充電樁進行全方位的監(jiān)控、調度和管理,可提高了充電樁的利用率和充電效率。用戶通過 APP 或小程序提前預約充電,避免充電站排隊等待的煩惱,提高了出行效率。此外,平臺還支持掃碼 / 刷卡充電、尋樁導航、訂單管理、充電樁監(jiān)控、收益分析等功能,為用戶提供了便捷的充電體驗,也為充電站的運營管理提供了有力的數(shù)據(jù)支持,讓運營者能夠更好地了解用戶需求,優(yōu)化運營策略。
2)光伏儲能能量管理
能量管理策略實現(xiàn)了電網(wǎng)、光伏發(fā)電、儲能裝置及充電設施之間能量的高效互動與靈活調配。系統(tǒng)在確保變壓器安全運行的基礎上,進行優(yōu)化調控,有效緩解峰谷差、平滑負荷波動,實現(xiàn)短時柔性擴容,從而提升電力設備的運行效率并補償負荷波動。此外,在電網(wǎng)不允許送電的情況下,系統(tǒng)仍可通過調節(jié)光伏發(fā)電、儲能充電及充電樁運行模式,有效預防逆功率現(xiàn)象的發(fā)生。
3)有序充電管理
系統(tǒng)實時監(jiān)測變壓器負荷率,計算變壓器剩余容量,結合充電需求和儲能系統(tǒng)放電容量對充電進行動態(tài)控制,包括:用戶權限識別、充電行為統(tǒng)計、充電功率控制、允許/禁止新增充電、調整充電價格等方式來引導用戶充電需求,提高電網(wǎng)對充電的友好度和容納能力。
六、總結
光儲充一體化充電站不僅是新能源汽車補能的基礎設施,更是未來智慧能源網(wǎng)絡的重要組成部分。在這個能源變革的時代,光儲充一體化充電站正以其獨特的創(chuàng)新魅力,重新定義著我們的能源使用方式。它不僅是簡單的充電設施,更是一個集光伏發(fā)電、智能儲能和高效充電于一體的微型智慧能源生態(tài)系統(tǒng)。
審核編輯 黃宇
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