新能源光儲充一體化電站如何實現能源的高效利用

新能源光儲充一體化電站通過光伏發電、儲能系統和充電設施的有機結合，實現了能源的高效利用。

一、光伏發電系統

光伏發電系統是新能源光儲充一體化電站的重要組成部分，主要由太陽能光伏板、逆變器等組件構成。其核心功能是將太陽能轉化為電能，供本地負載使用。

發電原理：光伏板利用太陽光輻射，通過光電效應將光能轉化為直流電能。多塊光伏板串聯或并聯形成光伏陣列，進一步提高發電輸出。直流電經過逆變器轉換為交流電，供當地負載使用或輸送到電網。

優化配置：通過優化光伏陣列的設計和安裝角度，可以最大限度地接收太陽輻射，提高發電效率。例如，根據不同地區的緯度和季節變化，調整光伏板的傾斜角度，使其始終面向最佳日照方向。

中長期交易：光伏電站可以通過參與中長期電力交易鎖定未來電價，規避市場價格波動風險。這樣不僅能穩定收入，還能增強投資吸引力。

二、儲能系統

儲能系統在新能源光儲充一體化電站中起著調節電力供需、保障電網穩定的重要作用。其核心組件包括儲能電池（如鋰電池）和相應的變流器。

儲能原理：白天或電力富余時，儲能系統將多余電能存儲起來，在夜晚或電力短缺時釋放。儲能電池通過變流器將直流電轉換為交流電，反向操作亦然。

頻率調節：儲能系統參與電網的頻率調節服務，通過快速調整輸出功率維持電網頻率穩定。例如，在用電高峰時段，儲能系統迅速放電填補電力缺口，而在低谷時段充電存儲多余電能，起到“削峰填谷"的作用。

敏感性分析：通過對儲能系統不同功率和儲能持續時間進行敏感性分析，可以確定優化配置。例如，某研究表明，儲能系統的最佳配置為30.8 MW的功率和4.521小時的最大連續儲能時間，每日平均收入可達23.62萬元。

三、充電系統

充電系統主要用于電動汽車的充電管理，通過智能調度實現高效、低成本的充電服務。

充電策略：充電系統優先使用光伏發電為電動汽車充電，不足部分由儲能系統補充。在電價較低或光伏發電豐富時段，通過優化充電策略，可以降低充電成本，提高清潔能源利用率。

有序充電：通過有序充電策略，充電系統可以根據電網負荷和光伏發電情況進行動態調整，避免負荷過重導致電網壓力過大。例如，某研究提出的基于鼠群優化算法的雙層多目標有序充電策略，能夠在光伏充分消納的前提下，兼顧用戶側和電網側的利益，實現負荷“削峰填谷"，降低峰谷差，同時減少充電費用。

極快充電：針對電動汽車極快充電需求，通過配置合適的儲能系統和光伏面板，可以滿足短時間內高功率充電需求，同時減輕對電網的瞬時沖擊。優化設計后的極快充電站點不僅能滿足充電需求，還能提升整體電網性能，降低年度總成本。

四、控制系統

控制系統是一體化電站的核心大腦，負責協調光伏、儲能和充電系統的協同運作，確保整體系統的高效運轉。

智能調度：控制系統通過實時監測和分析，根據天氣狀況、電價變動和新能源車充電狀態等因素，智能調整光伏、儲能和充電系統的運行策略。例如，通過微電網管理模式，實現光伏發電、儲能和充電負荷的優化調度，顯著降低變壓器容量需求。

微網模式：在電網斷開或局部運行情況下，控制系統切換至微網模式，繼續供電并保證關鍵負荷的正常運行。例如，通過改進的平滑切換控制策略，微電網可以在并網和孤島模式之間無縫切換，確保不間斷供電和系統穩定性。

數據管理和優化：利用大數據和人工智能技術，控制系統對電站運行數據進行深度分析，不斷優化運行策略，提高效率和經濟性。例如，通過實時監控和遠程調整，實現精細化和數字化管理，提升整體系統的智能化水平。

五、安科瑞Acrel-2000MG微電網能量管理系統

Acrel-2000MG微電網能量管理系統能 夠對微電網的源、網、荷、儲能系統、充 電負荷進行實時監控、診斷告警、全景 分析、有序管理和高級控制 ，滿足微電 網運行監視全面化、安全分析智能化、調 整控制前瞻化、全景分析動態化的需求， 完成不同目標下光儲充資源之間的靈活 互動與經濟優化運行，實現能源效益、經濟效益和環境效益。

1. 主要功能：

> 實時監測；

> 能耗分析；

> 智能預測；

> 協調控制；

> 經濟調度；

> 需求響應。

2. 系統特點：

> 平滑功率輸出，提升綠電使用率；

> 削峰填谷、谷電利用，提高經濟性；

> 降低充電設備對局部電網的沖擊；

> 降低站內配電變壓器容量；

> 實現源荷最高匹配效能。

3. 相關控制策略：

4. 核心功能：

◆ 多種協議

支持多種規約協議 ， 包括： Modbus TCP/RTU、 DL/T645-07/97、 IEC60870-5- 101/103/104、 MQTT、 CDT、第三方協議定制等。

◆ 多種通訊方式

支持多種通信方式： 串口、 網口、 WIFI、 4G。

◆ 通信管理

提供通信通道配置、 通信參數設定、 通信運行監視和管理等。 提供規約調試的工具 ， 可監視收發原碼、 報文解析、通道狀態等。

◆ 智能策略

系統支持自定義控制策略 ， 如削峰填谷、 需量控制、 動態擴容、 后備電源、 平抑波動、 有序充電、 逆功率保護等策略 ，保障用戶的經濟性與安全性。

◆ 全量監控

覆蓋傳統EMS盲區 ， 可接入多種協議和不同廠家設備實現統一監制 ，實現環境、 安防、 消防、 視頻監控、 電能質量、計量、 繼電保護等多系統和設備的全量接入。

5. 系統功能

系統主界面，包含微電網光伏、風電、儲能、充電樁及總體負荷情況，體現系統主接線圖、光伏信息、風電信息、儲能信息、充電樁信息、告警信息、收益、環境等。

儲能監控

系統綜合數據：電參量數據、充放電量數據、節能減排數據；

運行模式：峰谷模式、計劃曲線、需量控制等；

統計電量、收益等數據；

儲能系統功率曲線、充放電量對比圖，實時掌握儲能系統的整體運行水平。

光伏監控

光伏系統總出力情況

逆變器直流側、交流側運行狀態監測及報警

逆變器及電站發電量統計及分析

并網柜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，識別低效發電電站；

發電收益統計(補貼收益、并網收益)

輻照度/風力/環境溫濕度監測

并網電能質量監測及分析

光伏預測

以海量發電和環境數據為根源，以高精度數值氣象預報為基礎，采用多維度同構異質BP、LSTM神經網絡光功率預測方法。

時間分辨率：15min

超短期未來4h預測精度＞90%

短期未來72h預測精度＞80%

短期光伏功率預測

超短期光伏功率預測

數值天氣預報管理

誤差統計計算

實時數據管理

歷史數據管理

光伏功率預測數據人機界面

風電監控

風力發電系統總出力情況

逆變器直流側、交流側運行狀態監測及報警

逆變器及電站發電量統計及分析

并網柜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，識別低效發電電站；

發電收益統計(補貼收益、并網收益)

風力/風速/氣壓/環境溫濕度監測

并網電能質量監測及分析

充電樁系統

實時監測充電系統的充電電壓、電流、功率及各充電樁運行狀態；

統計各充電樁充電量、電費等；

針對異常信息進行故障告警；

根據用電負荷柔性調節充電功率。

電能質量

對整個系統范圍內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，并對電壓、電流瞬變進行監測。

6. 配套產品

7.案例分享-江陰風光儲充微電網系統

六、結論

新能源光儲充一體化電站通過光伏發電、儲能系統和充電設施的有機結合，實現了能源的高效利用。通過智能調度和優化控制，光儲充一體化系統不僅提高了清潔能源的利用率，還降低了用電成本，提升了電網的穩定性，展現出廣闊的發展前景。