任運(yùn)業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：當(dāng)前，傳統(tǒng)的電網(wǎng)供電充電方式存在速度慢、高峰期負(fù)荷大等問(wèn)題，無(wú)法滿足新能源汽車用戶的快速充電需求，已成為制約新能源汽車大規(guī)模商用的瓶頸，因此設(shè)計(jì)一種快速、綠色、智能的新充電模式迫在眉睫。“光儲(chǔ)充"一體化充電站通過(guò)集成光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)和智能充電系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)快速便捷的綠色充電，確保充電站自主可靠運(yùn)行，解決新能源汽車充電難題，具有良好的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境效益，對(duì)促進(jìn)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重大意義。該文分析新能源汽車“光儲(chǔ)充"一體化充電站設(shè)計(jì)方案，對(duì)該方案進(jìn)行性能評(píng)估和試驗(yàn)論證，從而實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的快速充電。

關(guān)鍵詞：新能源汽車；光伏發(fā)電；儲(chǔ)能系統(tǒng)；快速充電站

0引言

隨著新能源汽車的快速發(fā)展，充電設(shè)施建設(shè)不完善已經(jīng)成為制約新能源汽車大規(guī)模商用的主要原因。目前，新能源汽車充電設(shè)施主要依賴電網(wǎng)供電，存在充電速度慢、高峰期負(fù)荷大等問(wèn)題，難以滿足用戶的快速充電需求。因此，設(shè)計(jì)一種快速、便捷、綠色的新能源汽車充電站十分必要。本文針對(duì)這一需求，設(shè)計(jì)一種“光儲(chǔ)充"一體化新能源汽車充電站方案。該方案通過(guò)將高效的光伏發(fā)電系統(tǒng)、大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)和智能充電系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)充電站的自主供電和智能化控制，提供高效、便捷的快速充電服務(wù)。

1新能源汽車“光儲(chǔ)充"一體化充電站設(shè)計(jì)方案

新能源汽車逐漸普及，對(duì)高效、便捷、綠色的充電設(shè)施需求不斷增加?！肮鈨?chǔ)充"一體化充電站通過(guò)太陽(yáng)能光伏板吸收太陽(yáng)能，將其轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行儲(chǔ)存，再通過(guò)快速充電樁為新能源汽車提供充電服務(wù)。這種模式有利于充分利用清潔能源，減少對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的依賴，降低能源消耗和減少環(huán)境污染。此外，“光儲(chǔ)充"一體化充電站還能夠加速新能源汽車的推廣應(yīng)用，提高充電效率，緩解充電設(shè)施不足的問(wèn)題，并為用戶提供更為便捷的充電體驗(yàn)，進(jìn)一步促進(jìn)新能源汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1.1總體設(shè)計(jì)思路

新能源汽車“光儲(chǔ)充"一體化充電站的總體設(shè)計(jì)思路：系統(tǒng)集成光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)和智能充電系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)快速綠色充電和充電站獨(dú)立供電。其中，光伏發(fā)電系統(tǒng)選用高效的太陽(yáng)能組件，并配套智能跟蹤系統(tǒng)、優(yōu)化的并網(wǎng)系統(tǒng)及完善的運(yùn)行維護(hù)體系，可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)環(huán)保的綠色發(fā)電；儲(chǔ)能系統(tǒng)采用大容量、長(zhǎng)使用壽命的鋰電池，配套智能BMS系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的安全監(jiān)控和優(yōu)化管理；智能充電系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)多路快速直流充電樁的統(tǒng)一監(jiān)控和優(yōu)化調(diào)度，以及用戶管理、計(jì)費(fèi)等功能。這三大系統(tǒng)互為支撐、兼容良好，可形成穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、智能的一體化充電解決方案。該設(shè)計(jì)方案集技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、管理優(yōu)化于一體，既能解決電動(dòng)汽車快速充電難題，也可實(shí)現(xiàn)充電站的獨(dú)立自主運(yùn)行，是新能源汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要實(shí)踐路徑。也就是說(shuō)，為充電站配備大量的高效光伏組件，采用智能優(yōu)化技術(shù)提高發(fā)電效率；設(shè)置大容量電池作為儲(chǔ)能系統(tǒng)，平滑光伏發(fā)電的間歇性；通過(guò)的電力電子設(shè)備和控制算法實(shí)現(xiàn)快速直流充電；搭建智能充電管理平臺(tái)，對(duì)充電過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化管理，提供充電預(yù)約、計(jì)費(fèi)等功能服務(wù)。這樣，在白天光伏發(fā)電系統(tǒng)可為新能源汽車充電，夜間和陰天則由電池提供電力以保障車輛正常運(yùn)行，既可實(shí)現(xiàn)快速綠色充電，又能確保充電站的獨(dú)立自主供電。

1.2光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

新能源汽車“光儲(chǔ)充"一體化充電站設(shè)計(jì)方案中的光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要考慮選用高效的太陽(yáng)能電池、合理安排布局、建立智能化的跟蹤和控制系統(tǒng)等多個(gè)方面。

其一，工程師需要根據(jù)充電站位置的光照條件選擇轉(zhuǎn)換效率高、可靠性好的多晶硅或銅銦鎵硒（CIGS）等光伏電池組件，以確保光伏發(fā)電系統(tǒng)具有較高的發(fā)電效率。其二，需采用計(jì)算機(jī)輔助工程軟件，對(duì)充電站場(chǎng)地陽(yáng)光進(jìn)行分析，確定安裝光伏組件的佳傾角、行距和排距，以減少組件之間的相互遮擋對(duì)發(fā)電量的影響。其三，要考慮組件之間的通風(fēng)設(shè)計(jì)，避免發(fā)電效率受高溫的負(fù)面影響。還需建立自動(dòng)化或數(shù)字化的太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)光伏組件的定時(shí)或?qū)崟r(shí)向陽(yáng)跟蹤，進(jìn)一步提升發(fā)電效率。其四，要搭建智能化的監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，并確保其能實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警、自動(dòng)報(bào)警等功能，保證系統(tǒng)的持續(xù)高效運(yùn)行。通過(guò)科學(xué)的系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)和智能化的運(yùn)行維護(hù)，光伏發(fā)電系統(tǒng)可以為充電站提供經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、綠色的電力支撐，使整個(gè)充電站實(shí)現(xiàn)自主化供電。

1.3儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在新能源汽車“光儲(chǔ)充"一體化充電站設(shè)計(jì)中，儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵。

1. “光儲(chǔ)充"一體化充電站可將太陽(yáng)能光伏板產(chǎn)生的電能進(jìn)行儲(chǔ)存，因此需要一個(gè)可靠的儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)保證充電站能夠全天候提供穩(wěn)定的電能。儲(chǔ)能系統(tǒng)需要具備高效的充放電轉(zhuǎn)換率和較大的儲(chǔ)能容量，以滿足白天的太陽(yáng)能收集和晚上的充電需求。同時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)還需要具備可靠的安全性能，能夠應(yīng)對(duì)各種突發(fā)情況，從而確保充電站的持續(xù)運(yùn)行和滿足用戶的充電需求。

2. 在儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要兼顧系統(tǒng)的智能化和可持續(xù)性?？梢酝ㄟ^(guò)智能充放電控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的管理，根據(jù)電網(wǎng)和充電需求實(shí)時(shí)調(diào)整儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，提高能源利用效率。此外，為了確保儲(chǔ)能系統(tǒng)的可持續(xù)性，需要考慮儲(chǔ)能設(shè)備的使用壽命和回收利用。因此，在設(shè)計(jì)儲(chǔ)能系統(tǒng)時(shí)需要選擇高質(zhì)量、長(zhǎng)循環(huán)壽命的電池組件，并考慮到電池組件的可持續(xù)利用和回收問(wèn)題，以減少資源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的目標(biāo)。

1.4智能充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

新能源汽車“光儲(chǔ)充"一體化充電站設(shè)計(jì)方案中的智能充電系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)快速智能化充電管理的關(guān)鍵所在。該系統(tǒng)需要具備的充電控制算法，通過(guò)監(jiān)控電池電壓、電流、溫度等參數(shù)，優(yōu)化控制充電過(guò)程，實(shí)現(xiàn)快速充電。同時(shí)，需配置高功率的直流快速充電樁，并支持其對(duì)多輛新能源汽車同時(shí)快速充電。在智能充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，還需建立的充電負(fù)荷預(yù)測(cè)模型，并根據(jù)光伏發(fā)電量和儲(chǔ)能系統(tǒng)容量進(jìn)行科學(xué)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)充電負(fù)荷的平滑化，避免系統(tǒng)超載。此外，需要搭建包含充電樁、車載系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的充電站通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)充電過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，保障充電效率與安全。還可對(duì)用戶充電需求進(jìn)行分析與預(yù)測(cè)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)充電預(yù)約、優(yōu)先充電等差異化智能調(diào)度服務(wù)，并建立用戶注冊(cè)付費(fèi)系統(tǒng)，提供充電賬單和繳費(fèi)服務(wù)。

智能充電系統(tǒng)承擔(dān)對(duì)充電站所有資源進(jìn)行科學(xué)管理與優(yōu)化配置的重任，既是實(shí)現(xiàn)快速、便捷、經(jīng)濟(jì)充電服務(wù)的關(guān)鍵所在，也是提升充電站整體智能化運(yùn)營(yíng)水平的重要組成部分。

2新能源汽車“光儲(chǔ)充"一體化充電站設(shè)計(jì)方案性能評(píng)估

在實(shí)施新能源汽車“光儲(chǔ)充"一體化充電站設(shè)計(jì)方案時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行性能評(píng)估，重點(diǎn)從技術(shù)指標(biāo)評(píng)估、經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估兩個(gè)方面進(jìn)行，以評(píng)估其性能優(yōu)劣。這對(duì)于進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，確保實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)效益大化具有重要意義。同時(shí)，也可以為該設(shè)計(jì)方案的實(shí)際應(yīng)用提供參考依據(jù)。

2.1技術(shù)指標(biāo)評(píng)估

在新能源汽車“光儲(chǔ)充"一體化充電站設(shè)計(jì)方案的性能評(píng)估中，技術(shù)指標(biāo)評(píng)估是衡量充電站整體性能的關(guān)鍵。光伏發(fā)電系統(tǒng)性能指標(biāo)的評(píng)估，是通過(guò)測(cè)量光伏板的轉(zhuǎn)換效率、輸出功率穩(wěn)定性、溫度系數(shù)、衰減率等參數(shù)來(lái)進(jìn)行的。轉(zhuǎn)換效率直接關(guān)系每平方米光伏板能產(chǎn)生多少電力，是評(píng)估光伏板質(zhì)量的直觀指標(biāo)；輸出功率穩(wěn)定性則反映了光伏發(fā)電系統(tǒng)在不同日照條件下的發(fā)電能力是否穩(wěn)定，這對(duì)于保證充電站的持續(xù)穩(wěn)定供電至關(guān)重要；溫度系數(shù)是評(píng)價(jià)光伏板在不同溫度下性能變化的指標(biāo)，會(huì)影響光伏板在實(shí)際環(huán)境中的發(fā)電效率；衰減率是指光伏板隨著使用時(shí)間增加效率下降的速度，是評(píng)估光伏板長(zhǎng)期使用價(jià)值的重要參數(shù)。

儲(chǔ)能系統(tǒng)性能指標(biāo)評(píng)估還涉及其容量、充放電效率、循環(huán)壽命及整體穩(wěn)定性。儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量決定了充電站能夠儲(chǔ)存多少電力，是保證在光伏發(fā)電不足時(shí)仍能滿足充電需求的基礎(chǔ)；充放電效率是評(píng)價(jià)電能在儲(chǔ)存和釋放過(guò)程中損耗程度的重要參數(shù)，直接關(guān)系系統(tǒng)的能源利用率；循環(huán)壽命反映了儲(chǔ)能設(shè)備可以經(jīng)受多少次充放電循環(huán)后仍能保持一定容量，是判斷儲(chǔ)能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性和可靠性的關(guān)鍵指標(biāo)；系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性包括儲(chǔ)能系統(tǒng)在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中的安全性和環(huán)境適應(yīng)能力，旨在保證充電站在各種環(huán)境下都能安全穩(wěn)定地工作。

2.2技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)估

新能源汽車“光儲(chǔ)充"一體化充電站設(shè)計(jì)方案中的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)估主要體現(xiàn)在技術(shù)評(píng)估和經(jīng)濟(jì)性評(píng)估兩個(gè)方面。

一，技術(shù)評(píng)估。“光儲(chǔ)充"一體化充電站采用太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)與電池儲(chǔ)能系統(tǒng)相結(jié)合的方案，可實(shí)現(xiàn)清潔能源的發(fā)電和儲(chǔ)能，供給新能源汽車充電使用。在技術(shù)評(píng)估方面，需要對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)和儲(chǔ)能系統(tǒng)的性能進(jìn)行評(píng)估。光伏發(fā)電系統(tǒng)的評(píng)估指標(biāo)包括太陽(yáng)能電池板的轉(zhuǎn)換效率、陣列布局設(shè)計(jì)、面積利用率等；儲(chǔ)能系統(tǒng)的評(píng)估指標(biāo)包括電池的能量密度、循環(huán)壽命、充放電效率等。

二，經(jīng)濟(jì)性評(píng)估。在經(jīng)濟(jì)性評(píng)估方面，需要考慮“光儲(chǔ)充"一體化充電站的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本，以及其與傳統(tǒng)充電站的對(duì)比。建設(shè)成本包括光伏發(fā)電系統(tǒng)和儲(chǔ)能系統(tǒng)的投資成本，以及充電設(shè)施和配套設(shè)備的成本；運(yùn)營(yíng)成本包括電力購(gòu)買成本、設(shè)備維護(hù)成本等[6]。與傳統(tǒng)充電站相比，“光儲(chǔ)充"一體化充電站可以降低對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的依賴，減少能源購(gòu)買成本，同時(shí)還可以通過(guò)銷售多余的電力回收一部分投資。

3新能源汽車“光儲(chǔ)充"一體化充電站設(shè)計(jì)方案試驗(yàn)論證

在構(gòu)建好新能源汽車“光儲(chǔ)充"一體化充電站設(shè)計(jì)方案后，需要通過(guò)試驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行具體分析。但考慮到充電站實(shí)地建設(shè)難度較大，所以主要從技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)可行性兩個(gè)層面對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)論證，以驗(yàn)證該新能源汽車“光儲(chǔ)充"一體化充電站設(shè)計(jì)方案的可行性，為其推廣應(yīng)用提供決策依據(jù)。

一是技術(shù)可行性論證。工程師可通過(guò)計(jì)算機(jī)建模進(jìn)行仿真試驗(yàn)，驗(yàn)證該充電站設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。例如，在仿真試驗(yàn)系統(tǒng)中建立“光儲(chǔ)充"充電站，該站采用60kW的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)、100kW·h的鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，支持6個(gè)120kW的快速直流充電樁。仿真試驗(yàn)結(jié)果表明：該充電站可滿足日均充電服務(wù)2000車次的需求，大輸出功率可達(dá)600kW，儲(chǔ)能系統(tǒng)可確保夜間23時(shí)至次日7時(shí)實(shí)現(xiàn)正常充電，儲(chǔ)能效率在90%以上，驗(yàn)證了充電站的獨(dú)立供電和快速充電的技術(shù)可行性。

二是經(jīng)濟(jì)可行性論證。通過(guò)對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)情況進(jìn)行調(diào)查和分析，對(duì)充電站進(jìn)行成本收益評(píng)估得出：?jiǎn)蝹€(gè)充電站設(shè)備投資約為150萬(wàn)元，投資回收期約為5.5年，投資內(nèi)部收益率在10%以上。由此可知，該方案具有良好的經(jīng)濟(jì)可行性。

4Acrel-2000MG充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

4.1平臺(tái)概述

Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，是我司根據(jù)新型電力系統(tǒng)下微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)與微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的要求，總結(jié)國(guó)內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，專門研制出的企業(yè)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)滿足光伏系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及充電站的接入，*進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，直接監(jiān)視光伏、風(fēng)能、儲(chǔ)能系統(tǒng)、充電站運(yùn)行狀態(tài)及健康狀況，是一個(gè)集監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理為一體的管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)在安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上以經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行為目標(biāo)，促進(jìn)可再生能源應(yīng)用，提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性、補(bǔ)償負(fù)荷波動(dòng)；有效實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負(fù)荷，提高電力設(shè)備運(yùn)行效率、降低供電成本。為企業(yè)微電網(wǎng)能量管理提供安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了全新的解決方案。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)應(yīng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，整個(gè)能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個(gè)層：設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層和站控層。站級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)及TCP/IP通信協(xié)議，物理媒介可以為光纖、網(wǎng)線、屏蔽雙絞線等。系統(tǒng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

4.2平臺(tái)適用場(chǎng)合

系統(tǒng)可應(yīng)用于城市、高速公路、工業(yè)園區(qū)、工商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、智能建筑、海島、無(wú)電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。

4.3系統(tǒng)架構(gòu)

本平臺(tái)采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，即站控層、網(wǎng)絡(luò)層和設(shè)備層，詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

圖1典型微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)組網(wǎng)方式

5充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)解決方案

5.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機(jī)界面友好，應(yīng)能夠以系統(tǒng)一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、充電站等各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)視各回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號(hào)。其中，各子系統(tǒng)回路電參量主要有：相電壓、線電壓、三相電流、有功/無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、有功/無(wú)功電度、頻率和正向有功電能累計(jì)值；狀態(tài)參數(shù)主要有：開(kāi)關(guān)狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對(duì)分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電管理，使管理人員實(shí)時(shí)掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息、儲(chǔ)能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲(chǔ)能單元運(yùn)行功率設(shè)置等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)管理，能夠根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)告警，并支持定期的電池維護(hù)。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)界面包括系統(tǒng)主界面，包含微電網(wǎng)光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、充電站及總體負(fù)荷組成情況，包括收益信息、天氣信息、節(jié)能減排信息、功率信息、電量信息、電壓電流情況等。根據(jù)不同的需求，也可將充電，儲(chǔ)能及光伏系統(tǒng)信息進(jìn)行顯示。

圖1系統(tǒng)主界面

子界面主要包括系統(tǒng)主接線圖、光伏信息、風(fēng)電信息、儲(chǔ)能信息、充電站信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計(jì)列表等。

5.1.1光伏界面

圖2光伏系統(tǒng)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)光伏系統(tǒng)信息，主要包括逆變器直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及報(bào)警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、并網(wǎng)柜電力監(jiān)測(cè)及發(fā)電量統(tǒng)計(jì)、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、輻照度/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

5.1.2儲(chǔ)能界面

圖3儲(chǔ)能系統(tǒng)界面

本界面主要用來(lái)展示本系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝機(jī)容量、儲(chǔ)能當(dāng)前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。

圖4儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS參數(shù)設(shè)置界面

本界面主要用來(lái)展示對(duì)PCS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括開(kāi)關(guān)機(jī)、運(yùn)行模式、功率設(shè)定以及電壓、電流的限值。

圖5儲(chǔ)能系統(tǒng)BMS參數(shù)設(shè)置界面

本界面用來(lái)展示對(duì)BMS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，主要包括電芯電壓、溫度保護(hù)限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。

圖6儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)等。

圖7儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)、溫度值等。同時(shí)針對(duì)交流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖8儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時(shí)針對(duì)直流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖9儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS狀態(tài)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)PCS狀態(tài)信息，主要包括通訊狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、STS運(yùn)行狀態(tài)及STS故障告警等。

圖10儲(chǔ)能電池狀態(tài)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)BMS狀態(tài)信息，主要包括儲(chǔ)能電池的運(yùn)行狀態(tài)、系統(tǒng)信息、數(shù)據(jù)信息以及告警信息等，同時(shí)展示當(dāng)前儲(chǔ)能電池的SOC信息。

圖11儲(chǔ)能電池簇運(yùn)行數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)電池簇信息，主要包括儲(chǔ)能各模組的電芯電壓與溫度，并展示當(dāng)前電芯的電壓、溫度值及所對(duì)應(yīng)的位置。

5.1.3風(fēng)電界面

圖12風(fēng)電系統(tǒng)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)信息，主要包括逆變控制一體機(jī)直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及報(bào)警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、風(fēng)速/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

5.1.4充電站界面

圖13充電站界面

本界面用來(lái)展示對(duì)充電站系統(tǒng)信息，主要包括充電站用電總功率、交直流充電站的功率、電量、電量費(fèi)用，變化曲線、各個(gè)充電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)等。

5.1.5視頻監(jiān)控界面

圖14微電網(wǎng)視頻監(jiān)控界面

本界面主要展示系統(tǒng)所接入的視頻畫面，且通過(guò)不同的配置，實(shí)現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。

5.1.6發(fā)電預(yù)測(cè)

系統(tǒng)應(yīng)可以通過(guò)歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、未來(lái)天氣預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)分布式發(fā)電進(jìn)行短期、超短期發(fā)電功率預(yù)測(cè)，并展示合格率及誤差分析。根據(jù)功率預(yù)測(cè)可進(jìn)行人工輸入或者自動(dòng)生成發(fā)電計(jì)劃，便于用戶對(duì)該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控。

圖15光伏預(yù)測(cè)界面

5.1.7策略配置

系統(tǒng)應(yīng)可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)、儲(chǔ)能系統(tǒng)容量、負(fù)荷需求及分時(shí)電價(jià)信息，進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行模式的設(shè)置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期計(jì)劃、需量控制、防逆流、有序充電、動(dòng)態(tài)擴(kuò)容等。

具體策略根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況（如儲(chǔ)能柜數(shù)量、負(fù)載功率、光伏系統(tǒng)能力等）進(jìn)行接口適配和策略調(diào)整，同時(shí)支持定制化需求。

圖16策略配置界面

5.1.8運(yùn)行報(bào)表

應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備*時(shí)間的運(yùn)行參數(shù)，報(bào)表中顯示電參量信息應(yīng)包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無(wú)功功率、正向有功電能、尖峰平谷時(shí)段電量等。

圖17運(yùn)行報(bào)表

5.1.9實(shí)時(shí)報(bào)警

應(yīng)具有實(shí)時(shí)報(bào)警功能，系統(tǒng)能夠?qū)Ω髯酉到y(tǒng)中的逆變器、雙向變流器的啟動(dòng)和關(guān)閉等遙信變位，及設(shè)備內(nèi)部的保護(hù)動(dòng)作或事故跳閘時(shí)應(yīng)能發(fā)出告警，應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示告警事件或跳閘事件，包括保護(hù)事件名稱、保護(hù)動(dòng)作時(shí)刻；并應(yīng)能以彈窗、聲音、短信和電話等形式通知相關(guān)人員。

圖18實(shí)時(shí)告警

5.1.10歷史事件查詢

應(yīng)能夠?qū)b信變位，保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電芯溫度（鋰離子電池）、壓力（液流電池）、光照、風(fēng)速、氣壓越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

圖19歷史事件查詢

5.1.11電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)

應(yīng)可以對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)的電能質(zhì)量包括穩(wěn)態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)，使管理人員實(shí)時(shí)掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除供電不穩(wěn)定因素。

1）在供電系統(tǒng)主界面上應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示各電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度*和正序/負(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度*和正序/負(fù)序/零序電流值；

2）諧波分析功能：系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示A/B/C三相電壓總諧波畸變率、A/B/C三相電流總諧波畸變率、奇次諧波電壓總畸變率、奇次諧波電流總畸變率、偶次諧波電壓總畸變率、偶次諧波電流總畸變率；應(yīng)能以柱狀圖展示2-63次諧波電壓含有率、2-63次諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電流含有率；

3）電壓波動(dòng)與閃變：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相電壓波動(dòng)值、A/B/C三相電壓短閃變值、A/B/C三相電壓長(zhǎng)閃變值；應(yīng)能提供A/B/C三相電壓波動(dòng)曲線、短閃變曲線和長(zhǎng)閃變曲線；應(yīng)能顯示電壓偏差與頻率偏差；

4）功率與電能計(jì)量：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相有功功率、無(wú)功功率和視在功率；應(yīng)能顯示三相總有功功率、總無(wú)功功率、總視在功率和總功率因素；應(yīng)能提供有功負(fù)荷曲線，包括日有功負(fù)荷曲線（折線型）和年有功負(fù)荷曲線（折線型）；

5）電壓暫態(tài)監(jiān)測(cè)：在電能質(zhì)量暫態(tài)事件如電壓暫升、電壓暫降、短時(shí)中斷發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)能產(chǎn)生告警，事件能以彈窗、閃爍、聲音、短信、電話等形式通知相關(guān)人員；系統(tǒng)應(yīng)能查看相應(yīng)暫態(tài)事件發(fā)生前后的波形。

6）電能質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：系統(tǒng)應(yīng)能顯示1min統(tǒng)計(jì)整2h存儲(chǔ)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，包括均值、*值、*值、95%概率值、方均根值。

7）事件記錄查看功能：事件記錄應(yīng)包含事件名稱、狀態(tài)（動(dòng)作或返回）、波形號(hào)、越限值、故障持續(xù)時(shí)間、事件發(fā)生的時(shí)間。

圖20微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面

5.1.12遙控功能

應(yīng)可以對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過(guò)管理系統(tǒng)的主界面完成遙控操作，并遵循遙控預(yù)置、遙控返校、遙控執(zhí)行的操作順序，可以及時(shí)執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應(yīng)的操作命令。

圖21遙控功能

5.1.13曲線查詢

應(yīng)可在曲線查詢界面，可以直接查看各電參量曲線，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、SOC、SOH、充放電量變化等曲線。

圖22曲線查詢

5.1.14統(tǒng)計(jì)報(bào)表

具備定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來(lái)任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的發(fā)電、用電、充放電情況，即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。對(duì)微電網(wǎng)與外部系統(tǒng)間電能量交換進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能、收益等分析；具備對(duì)微電網(wǎng)供電可靠性分析，包括年停電時(shí)間、年停電次數(shù)等分析；具備對(duì)并網(wǎng)型微電網(wǎng)的并網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行電能質(zhì)量分析。

圖23統(tǒng)計(jì)報(bào)表

5.1.15網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。

圖24微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣缑?/p>

本界面主要展示微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)洌ㄏ到y(tǒng)的組成內(nèi)容、電網(wǎng)連接方式、斷路器、表計(jì)等信息。

5.1.16通信管理

可以對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備通信情況進(jìn)行管理、控制、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過(guò)管理系統(tǒng)的主程序右鍵打開(kāi)通信管理程序，然后選擇通信控制啟動(dòng)所有端口或某個(gè)端口，快速查看某設(shè)備的通信和數(shù)據(jù)情況。通信應(yīng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

圖25通信管理

5.1.17用戶權(quán)限管理

應(yīng)具備設(shè)置用戶權(quán)限管理功能。通過(guò)用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控操作，運(yùn)行參數(shù)修改等）。可以定義不同級(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

圖26用戶權(quán)限

5.1.18故障錄波

應(yīng)可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)準(zhǔn)確地記錄故障前、后過(guò)程的各相關(guān)電氣量的變化情況，通過(guò)對(duì)這些電氣量的分析、比較，對(duì)分析處理事故、判斷保護(hù)是否正確動(dòng)作、提高電力系統(tǒng)安全運(yùn)行水平有著重要作用。其中故障錄波共可記錄16條，每條錄波可觸發(fā)6段錄波，每次錄波可記錄故障前8個(gè)周波、故障后4個(gè)周波波形，總錄波時(shí)間共計(jì)46s。每個(gè)采樣點(diǎn)錄波至少包含12個(gè)模擬量、10個(gè)開(kāi)關(guān)量波形。

圖27故障錄波

5.1.19事故追憶

可以自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)掃描數(shù)據(jù)，包括開(kāi)關(guān)位置、保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)、遙測(cè)量等，形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

用戶可自定義事故追憶的啟動(dòng)事件，當(dāng)每個(gè)事件發(fā)生時(shí)，存儲(chǔ)事故qian10個(gè)掃描周期及事故后10個(gè)掃描周期的有關(guān)點(diǎn)數(shù)據(jù)。啟動(dòng)事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點(diǎn)可由用戶隨意修改。

5.2硬件及其配套產(chǎn)品

6結(jié)束語(yǔ)

在新能源汽車“光儲(chǔ)充"一體化充電站設(shè)計(jì)中，應(yīng)用光伏發(fā)電和儲(chǔ)能技術(shù)，構(gòu)建智能充電管理系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)快速便捷的綠色充電，確保充電站的自主可靠運(yùn)行。與傳統(tǒng)充電模式相比，該充電站設(shè)計(jì)方案具有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，電價(jià)優(yōu)勢(shì)明顯，投資回收期短，綜合效益好，可有效解決當(dāng)前新能源汽車充電不便的問(wèn)題，推動(dòng)新能源汽車的廣泛應(yīng)用?？傮w來(lái)看，該新能源汽車“光儲(chǔ)充"一體化充電站設(shè)計(jì)方案是當(dāng)前新能源汽車充電設(shè)施建設(shè)的重要選擇之一，對(duì)充電站的建設(shè)具有重要的指導(dǎo)意義。未來(lái)，還需開(kāi)展深入研究，推動(dòng)該充電站設(shè)計(jì)方案的實(shí)際應(yīng)用，從而為我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供有力支撐。

【參考文獻(xiàn)】

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【4】安科瑞高校綜合能效解決方案2022.5版.

【5】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版.

作者簡(jiǎn)介

任運(yùn)業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。