一. 背 景
隨著光儲一體化浪潮的席卷,光儲一體機這一基于直流耦合技術的創新解決方案,正迅速成為市場新寵。光儲一體機憑借直流耦合技術高效集成光伏與儲能,顯著提升系統效率與響應速度,成為離網及弱網地區供電難題的理想解決方案。然而,其在電池監測、運行策略、遠程運維、多源協同與安全保護方面仍存在不足。通過部署Acrel-2000ES能量管理系統,實現了光儲充智能協調控制、并離網無縫切換、多策略經濟運行與全站動環監控,有效提升系統可靠性、經濟性與安全性。該系統尤其適用于電網薄弱地區,助力構建清潔、低碳、高韌性的新型能源體系,推動全球能源轉型與可持續發展。
光儲一體機因安全可靠、安裝便捷等優勢脫穎而出,成為破解供電困局的理想選擇。但有如下問題:
(1)監控不充分:沒有充分挖掘電池特性進行針對性的狀態監測,導致監測內容不充分;同時對光伏發電缺乏有效監測。
(2)運行模式單一:并網運行時儲能未能根據電價、負荷需求,智能選擇運行策略(如峰谷套利、需量控制、動態擴容、防逆流等),系統運行經濟性未能。
(3)遠程監控與運維滯后:監控數據缺乏統籌管理,沒有形成運行數據的全過程、系統性規劃與管控,使得分析不全面,運維檢修缺乏大數據支撐。
(4)缺乏有效協同:在具有并離網切換需求時,缺乏整體協調能力,同時無法實現PCS、光伏和儲能三者的精細化功率分配和協同,導致系統整體效率低下。
(5)保護機制不完善:光儲直流耦合接入,BMS過流、SOC過充、通訊失聯等關鍵安全狀態的識別與保護措施不健全,存在安全運行隱患。
二. 項目案例解析
本光儲一體機采用直流耦合結構:光伏經由DC/DC變換器接入直流母線,儲能系統通過高壓箱同樣接入直流母線,直流側通過PCS(變流器)接入交流母線,市電則經斷路器接入系統,系統原理圖如圖1所示。項目需求配套一套能量管理系統(EMS),負責光儲系統的能量管理與協調控制,同時集成柜內消防、水浸、空調等設備的監控,同時實現動環控制。
系統控制策略為支持并離網切換控制,并網模式:負載用電優先級為光伏 > 市電 > 儲能。儲能主要作為離網備用電源,在完成備電后,光伏電力優先通過PCS供給負載,系統具備防逆流功能,最大限度提升光伏自發自用率,減少棄光。離網模式:負載用電優先級為光伏 > 儲能。通過光儲協調控制,實現不間斷供電,保障工廠連續穩定生產。
圖1光儲一體機系統原理圖
圖2 光儲一體機實物圖
三. 安科瑞解決方案
為了實現客戶需求,柜體內配置Acrel-2000ES儲能能量管理系統,該系統具有完善的儲能監控與管理功能,涵蓋了儲能系統設備(PCS、BMS、電表、消防、空調等)的詳細信息,實現了數據采集、數據處理、數據存儲、數據查詢與分析、可視化監控、報警管理、統計報表等功能。在高級應用上支持能量調度,具備計劃曲線、削峰填谷、需量控制、備用電源等控制功能。系統對電池組性能進行實時監測及歷史數據分析、根據分析結果采用智能化的分配策略對電池組進行充放電控制,優化了電池性能,提高電池壽命。同時,采用我司ARTU-100產品進行遙控遙信拓展,采用通訊管理機ANet-2E4SM實現數據上傳云平臺,便于運營商在云平臺進行多站點的管理和查看。
圖3安科瑞光儲一體機解決方案
圖4系統組網架構圖
方案效果
該光儲一體機主要應用于非洲等用電可靠性較差的地區,主要控制策略邏輯如下:
項目主機界面如圖所示,通過儲能能量管理系統對所有一體機進行統一的監視和管理,自動完成光儲系統控制。
在監測到市電正常時,系統能通過控制斷路器快速閉合與電網的連接,光儲一體機能夠正常完成離網備電,儲能SOC始終保持90%以上。同時在SOC較高(如>80%)或電壓接近上,控制系統不再進行大功率充電,可根據SOC情況分階段進行涓流充電。同時在并網備電時,逐步增大光伏功率限制,直至光伏以最大發電功率發電,防止光伏發電功率不可預測帶來的充電過流。在備電完成后,光伏發電通過PCS輸出供給負載使用,同時保證防逆流。
在檢測到市電斷電時,系統能通過控制斷路器快速切斷與電網的連接,將PCS轉為離網模式運行,同時根據SOC情況合理控制光伏出力,并在SOC過低時進行保護,避免儲能過放,保證供電的連續性和可靠性,提高工廠生產效率,提升經濟效益。
PCS監測主界面
儲能能量管理系統主界面圖
四. 結 語
光儲一體機配置儲能能量管理系統(EMS),可高效利用當地豐富的太陽能資源,構建綠色、低碳的清潔能源供電體系,有效助力碳減排目標的實現。系統能夠根據電網狀態智能切換并網與離網運行模式,大幅提升用電可靠性,尤其適用于電網不穩定或覆蓋薄弱的區域。此外,通過光伏、儲能與市電的多能源互補與智慧協同控制,該系統可顯著優化能源結構,實現電力的高效與經濟利用,有效降低用電成本,提升系統整體運行效益。