关于双碳目标下光储充一体化充电站综合能源服务建设模式分析

安科瑞电子商务（上海）有限公司

2024/10/10 9:35:57>> 进入商铺

摘要：在 “双碳” 目标的大背景下，光储充一体化充电站作为一种新型的综合能源服务模式，具有重要的现实意义。本文深入分析了光储充一体化充电站的建设模式，包括其技术架构、运营模式以及在实现 “双碳” 目标中的作用。通过对实际案例的研究，总结出该模式面临的挑战，并提出相应的解决方案，为推动光储充一体化充电站的发展提供参考。

一、引言

随着全球气候变化问题的日益严峻，减少碳排放已成为各国共同的目标。我国提出了 “碳达峰、碳中和” 的战略目标，积极推动能源转型和绿色发展。在交通领域，电动汽车的发展迅速，对充电设施的需求也不断增加。光储充一体化充电站将光伏发电、储能系统和电动汽车充电设施相结合，实现了能源的高效利用和清洁供应，为实现 “双碳” 目标提供了有力支持。

二、光储充一体化充电站的技术架构

（一）光伏发电系统
光伏发电系统是光储充一体化充电站的重要组成部分，利用太阳能电池板将太阳能转化为电能。光伏发电系统可以根据充电站的规模和需求进行定制化设计，包括光伏组件的选型、安装方式和容量配置等。

（二）储能系统
储能系统可以存储光伏发电系统产生的多余电能，以及在电网低谷时段充电，在电网高峰时段放电，实现削峰填谷的作用。储能系统可以采用电池储能、超级电容器储能等技术，根据不同的应用场景和需求进行选择。

（三）电动汽车充电设施
电动汽车充电设施是光储充一体化充电站的核心功能部分，为电动汽车提供充电服务。充电设施可以包括快充桩、慢充桩等不同类型，满足不同用户的需求。

（四）能量管理系统
能量管理系统是光储充一体化充电站的大脑，负责对光伏发电系统、储能系统和电动汽车充电设施进行协调控制和优化管理。能量管理系统可以实现能源的智能调度、负荷预测、故障诊断等功能，提高充电站的运行效率和可靠性。

三、光储充一体化充电站的运营模式

（一）自主运营模式
在自主运营模式下，充电站的建设和运营由单一企业或机构负责。企业可以通过投资建设光储充一体化充电站，提供充电服务和能源管理服务，获取收益。自主运营模式具有较高的灵活性和自主性，但需要企业具备较强的资金实力和技术能力。

（二）合作运营模式
合作运营模式是指多个企业或机构共同合作建设和运营光储充一体化充电站。合作各方可以发挥各自的优势，共同承担投资风险和运营成本，实现互利共赢。合作运营模式可以包括政府与企业合作、企业与企业合作等形式。

（三）第三方运营模式
第三方运营模式是指由专业的能源服务公司负责光储充一体化充电站的建设和运营。能源服务公司可以为用户提供一站式的能源解决方案，包括充电服务、能源管理服务、设备维护服务等。第三方运营模式可以降低用户的投资风险和运营成本，提高充电站的服务质量和效率。

四、光储充一体化充电站在实现 “双碳” 目标中的作用

（一）减少碳排放
光储充一体化充电站利用光伏发电系统提供清洁电能，减少了对传统化石能源的依赖，从而降低了碳排放。同时，储能系统的削峰填谷作用可以提高电网的运行效率，减少能源浪费，进一步降低碳排放。

（二）促进可再生能源消纳
光伏发电系统具有间歇性和波动性的特点，需要储能系统进行调节和存储。光储充一体化充电站可以将光伏发电系统产生的多余电能存储起来，在需要时为电动汽车充电，提高了可再生能源的消纳能力。

（三）推动能源转型
光储充一体化充电站是一种新型的综合能源服务模式，将光伏发电、储能和电动汽车充电相结合，实现了能源的高效利用和清洁供应。这种模式的推广和应用可以推动能源转型，促进交通领域的绿色发展。

五、安科瑞微电网能量管理系统

Acrel-2000MG微电网能量管理系统能够对微电网的源、网、荷、储能系统、充电负荷进行实时监控、诊断告警、全景分析、有序管理和高级控制，满足微电网运行监视全面化、安全分析智能化、调整控制前瞻化、全景分析动态化的需求，完成不同目标下光储充资源之间的灵活互动与经济优化运行，实现能源效益、经济效益和环境效益。

（一）主要功能

实时监测；

能耗分析；

智能预测；

协调控制；

经济调度；

需求响应。

（二）系统特点

平滑功率输出，提升绿电使用率；

削峰填谷、谷电利用，提高经济性；

降低充电设备对局部电网的冲击；

降低站内配电变压器容量；

实现源荷匹配效能。

（三）相关控制策略

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削峰填谷：配合储能设备、低充高放

关于双碳目标下光储充一体化充电站综合能源服务建设模式分析

需量控制：能量储存、充放电功率跟踪

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备用电源

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柔性扩容：短期用电功率大于变压器容量时，储能快速放电，满足负载用能要求

关于双碳目标下光储充一体化充电站综合能源服务建设模式分析

（四）核心功能

（1）多种协议

支持多种规约协议，包括：Modbus TCP/RTU、DL/T645-07/97、IEC60870-5-101/103/104、MQTT、CDT、三方协议定制等。

（2）多种通讯方式

支持多种通信方式：串口、网口、WIFI、4G。

（3）通信管理

提供通信通道配置、通信参数设定、通信运行监视和管理等。提供规约调试的工具，可监视收发原码、报文解析、通道状态等。

（4）智能策略

系统支持自定义控制策略，如削峰填谷、需量控制、动态扩容、后备电源、平抑波动、有序充电、逆功率保护等策略，保障用户的经济性与安全性。

（5）全量监控

覆盖传统EMS盲区，可接入多种协议和不同厂家设备实现统一监制，实现环境、安防、消防、视频监控、电能质量、计量、继电保护等多系统和设备的全量接入。

（五）系统功能

系统主界面，包含微电网光伏、风电、储能、充电桩及总体负荷情况，体现系统主接线图、光伏信息、风电信息、储能信息、充电桩信息、告警信息、收益、环境等。

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储能监控

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系统综合数据：电参量数据、充放电量数据、节能减排数据；

运行模式：峰谷模式、计划曲线、需量控制等；

统计电量、收益等数据；

储能系统功率曲线、充放电量对比图，实时掌握储能系统的整体运行水平。

光伏监控

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光伏系统总出力情况

逆变器直流侧、交流侧运行状态监测及报警

逆变器及电站发电量统计及分析

并网柜电力监测及发电量统计

电站发电量年有效利用小时数统计，识别低效发电电站；

发电收益统计(补贴收益、并网收益)

辐照度/风力/环境温湿度监测

并网电能质量监测及分析

光伏预测

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以海量发电和环境数据为根源，以高精度数值气象预报为基础，采用多维度同构异质BP、LSTM神经网络光功率预测方法。

时间分辨率：15min

超短期未来4h预测精度＞90%

短期未来72h预测精度＞80%

短期光伏功率预测

超短期光伏功率预测

数值天气预报管理

误差统计计算

实时数据管理

历史数据管理

光伏功率预测数据人机界面

风电监控

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风力发电系统总出力情况

逆变器直流侧、交流侧运行状态监测及报警

逆变器及电站发电量统计及分析

并网柜电力监测及发电量统计

电站发电量年有效利用小时数统计，识别低效发电电站；

发电收益统计(补贴收益、并网收益)

风力/风速/气压/环境温湿度监测

并网电能质量监测及分析

充电桩系统

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实时监测充电系统的充电电压、电流、功率及各充电桩运行状态；

统计各充电桩充电量、电费等；

针对异常信息进行故障告警；

根据用电负荷柔性调节充电功率。

电能质量

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对整个系统范围内的电能质量和电能可靠性状况进行持续性的监测。如电压谐波、电压闪变、电压不平衡等稳态数据和电压暂升/暂降、电压中断暂态数据进行监测分析及录波展示，并对电压、电流瞬变进行监测。

（六）设备选型

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六、结语

光储充一体化充电站应用综合能源服务建设模式意义重大。清洁、高效、可靠的能源服务可以通过对电池、管理系统系统的全面优化来实现。未来,综合能源服务将随着清洁能源技术的不断创新而进一步成熟和普及,为中国提供可行的解决方案,以达到碳中和目标,促进新能源运输的普及。一体化的能源服务建设模式将成为为建设绿色智能社会提供坚实支撑的新能源基础设施的重要组成部分。

参考文献：

【1】刘浏,喻小宝,卢娜.基于“双碳”目标的光储充一体化充电站刍议综合能源服务建设模式分析[J].现代工业经济和信息化,2023,13(10):258-260.

【2】陈思远,陶莹.光储充检放一体化充电站在配电网中的应用研究[J].光源与照明,2023,(05):126-128.

【3】李建林,许璐,马凌怡.光储充一体化系统容量优化配置方法研究[J].电气应用,2022,41(09):71-77.

【4】陈奇豪,陈丽安,蔡维.光储充一体化充电站的建模与仿真[J].厦门理工学院学报,2020,28(05):33-39.

【5】杨跃晶，胡祥，李昌波.基于“双碳”目标的光储充一体化充电站刍议综合能源服务建设模式分析

【6】安科瑞微电网能量管理系统

作者介绍：
张继冬，男，现任职于安科瑞电气股份有限公司

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