摘 要：隨著光儲(chǔ)柴一體化系統(tǒng)廣泛應(yīng)用，基于光儲(chǔ)直流耦合的光儲(chǔ)柴一體機(jī)正憑借其高度集成、便捷安裝、光伏轉(zhuǎn)換效率高、精準(zhǔn)快速的能源控制能力等優(yōu)勢(shì)，完美滿足市場(chǎng)對(duì)可靠性與易用性的雙重需求，已成為眾多新建項(xiàng)目的首選方案。本文立足實(shí)際應(yīng)用，從項(xiàng)目背景、技術(shù)路徑與產(chǎn)品配置、多機(jī)并聯(lián)等多維度展開分析，結(jié)合真實(shí)案例，為不同場(chǎng)景需求提供定制化光儲(chǔ)柴一體機(jī)解決方案，助力用戶高效實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型。

關(guān)鍵詞：光儲(chǔ)柴一體機(jī)、直流耦合、并離網(wǎng)切換、能量管理

1、概述

在全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型與電力需求持續(xù)增長(zhǎng)的背景下，離網(wǎng)及弱電網(wǎng)區(qū)域由于地理位置偏遠(yuǎn)或電網(wǎng)覆蓋不足，經(jīng)常出現(xiàn)停電、限電等情況，嚴(yán)重影響生活與生產(chǎn)用電的連續(xù)性，柴油發(fā)電的高成本與污染問題進(jìn)一步加劇了能源升級(jí)的迫切性。光儲(chǔ)柴一體化系統(tǒng)雖逐步展現(xiàn)應(yīng)用潛力，但仍存在以下幾方面痛點(diǎn)與問題：

（1）清潔能源利用率低：未能充分利用當(dāng)?shù)刎S富的太陽能資源，柴油發(fā)電占比過高導(dǎo)致用電成本高企與環(huán)境污染。

（2）系統(tǒng)運(yùn)行靈活性不足：現(xiàn)有系統(tǒng)多難以靈活切換并離網(wǎng)模式，無法適應(yīng)電網(wǎng)條件變化及多樣用電場(chǎng)景的需求。

（3）能源經(jīng)濟(jì)性較差：柴油發(fā)電成本居高不下，缺乏多能源協(xié)同互補(bǔ)機(jī)制，導(dǎo)致整體供電成本高、效益低。

（4）控制與運(yùn)維能力薄弱：缺乏對(duì)光伏、儲(chǔ)能和柴油發(fā)電的實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)與狀態(tài)監(jiān)測(cè)，能源管理粗放，極端情況下備用電源響應(yīng)不及時(shí)。

（5）多機(jī)并聯(lián)難度大：多機(jī)并聯(lián)涉及多臺(tái)光儲(chǔ)柴一體機(jī)協(xié)同工作，缺乏高可靠性通信和協(xié)同控制策略，存在負(fù)載分配不均、環(huán)流、SOC不一致等潛在問題。更多資料請(qǐng)聯(lián)系安科瑞陳芳芳136/1196/5514

2、項(xiàng)目情況

該光儲(chǔ)柴一體機(jī)中光儲(chǔ)為直流耦合型，系統(tǒng)原理圖如圖1所示，光伏通過DC/DC變換器接入到直流母線，儲(chǔ)能通過高壓箱接入直流母線，直流側(cè)統(tǒng)一通過PCS接入交流母線。市電和柴發(fā)通過ATS接入，進(jìn)行電網(wǎng)和柴發(fā)兩個(gè)主電源之間的切換。項(xiàng)目需求通過一套能量管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)光儲(chǔ)柴一體機(jī)各系統(tǒng)能量管理與協(xié)調(diào)控制，同時(shí)接入柜體中的消防、水浸、空調(diào)等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)動(dòng)環(huán)監(jiān)控與控制。

項(xiàng)目具體控制要求為在并網(wǎng)下負(fù)載用能順序?yàn)楣夥臼须姡緝?chǔ)能，儲(chǔ)能主要做離網(wǎng)備電使用，當(dāng)儲(chǔ)能備電完成后光伏發(fā)電通過PCS供給負(fù)載使用，同時(shí)需要進(jìn)行防逆流，提高新能源利用率，減少棄光。離網(wǎng)下負(fù)載用能順序?yàn)楣夥緝?chǔ)能＞柴發(fā)，通過光儲(chǔ)柴協(xié)調(diào)控制實(shí)現(xiàn)供電不間斷，保證供電。

圖1光儲(chǔ)柴一體機(jī)系統(tǒng)原理圖

圖2 光儲(chǔ)柴一體機(jī)實(shí)物圖

3、解決方案

為了實(shí)現(xiàn)客戶需求，光儲(chǔ)柴一體機(jī)柜內(nèi)配置Acrel-2000ES儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有完善的光伏、儲(chǔ)能監(jiān)控與管理功能，涵蓋了儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備(DC/DC、PCS、BMS、電表、消防、空調(diào)等)的詳細(xì)信息，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢與分析、可視化監(jiān)控、報(bào)警管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能。在高級(jí)應(yīng)用上支持能量調(diào)度，具備防逆流、削峰填谷、需量控制、備用電源等控制功能。系統(tǒng)對(duì)電池組性能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及歷史數(shù)據(jù)分析、根據(jù)分析結(jié)果采用智能化的分配策略對(duì)電池組進(jìn)行充放電控制，優(yōu)化了電池性能，提高電池壽命。同時(shí)，采用我司ARTU-100產(chǎn)品進(jìn)行遙控遙信拓展，采用通訊管理機(jī)ANet-2E4SM實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳云平臺(tái)，便于運(yùn)營(yíng)商在云平臺(tái)進(jìn)行多站點(diǎn)的管理。

圖3安科瑞光儲(chǔ)柴一體機(jī)解決方案

圖4系統(tǒng)組網(wǎng)架構(gòu)圖

表1產(chǎn)品清單

由于單臺(tái)光儲(chǔ)柴一體機(jī)輸出功率有限，在高負(fù)載應(yīng)用場(chǎng)景中（工廠、礦區(qū)等）需依賴多機(jī)并聯(lián)以提升系統(tǒng)總?cè)萘?。為?yīng)對(duì)多機(jī)并聯(lián)環(huán)境下可能出現(xiàn)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，能量管理系統(tǒng)持續(xù)優(yōu)化并完善了以下關(guān)鍵功能：

（1）SOC主動(dòng)均衡：在多機(jī)并聯(lián)及柴發(fā)協(xié)同運(yùn)行過程中，通過智能均衡算法動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)各光儲(chǔ)一體機(jī)的充放電狀態(tài)，確保所有一體機(jī)SOC維持在合理區(qū)間，有效避免因SOC差異過大導(dǎo)致的系統(tǒng)整體性能下降和“木桶效應(yīng)”。

（2）并離網(wǎng)快速切換：結(jié)合PCS主從控制特性與順序操作邏輯，優(yōu)化切換流程，實(shí)現(xiàn)快速并離網(wǎng)模式轉(zhuǎn)換，大幅提升系統(tǒng)供電連續(xù)性和可靠性。

（3）故障自主隔離與保護(hù)：當(dāng)系統(tǒng)中某臺(tái)設(shè)備發(fā)生通信中斷或其他異常時(shí)，自動(dòng)觸發(fā)保護(hù)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)故障單元的快速解列和關(guān)機(jī)，最大限度降低單點(diǎn)故障對(duì)并聯(lián)系統(tǒng)的影響，確保整體穩(wěn)定運(yùn)行。

（4）靈活選投與檢修支持：用戶可在主界面按需勾選參與并聯(lián)運(yùn)行的柜體數(shù)量，支持部分一體機(jī)主動(dòng)退出而不影響系統(tǒng)運(yùn)行，便于日常檢修、維護(hù)和運(yùn)行策略調(diào)整，提升系統(tǒng)可用性與運(yùn)維便利性。

圖5 多機(jī)并聯(lián)連接示意圖

圖6 多機(jī)并聯(lián)調(diào)試圖

4、方案效果

緬甸某服裝廠因電網(wǎng)供電穩(wěn)定性差，經(jīng)常停電導(dǎo)致公司生產(chǎn)受阻，故安裝三臺(tái)光儲(chǔ)柴一體機(jī)進(jìn)行多機(jī)并聯(lián)，以保證穩(wěn)定可靠的供電。該項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)情況如圖7所示，主機(jī)界面如圖8所示，通過主機(jī)的儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)對(duì)所有一體機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)視和管理，自動(dòng)完成光儲(chǔ)柴系統(tǒng)控制。

在監(jiān)測(cè)到市電正常時(shí)，三臺(tái)光儲(chǔ)柴一體機(jī)能夠正常完成離網(wǎng)備電并均衡各一體機(jī)SOC，保證SOC一致性，儲(chǔ)能SOC始終保持90%以上。在備電完成后，光伏發(fā)電通過PCS輸出供給負(fù)載使用，同時(shí)保證防逆流。在檢測(cè)到市電斷電時(shí)，系統(tǒng)能通過控制斷路器快速切斷與電網(wǎng)的連接，將PCS轉(zhuǎn)為離網(wǎng)模式運(yùn)行，同時(shí)根據(jù)SOC情況合理控制光伏出力，并在SOC過低時(shí)啟動(dòng)柴發(fā)供電，保證供電的連續(xù)性和可靠性，提高工廠生產(chǎn)效率，提升經(jīng)濟(jì)效益。

圖7 項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)圖

圖8 儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)主界面圖

儲(chǔ)能SOC功率變化如圖7所示，在有市電情況下備電時(shí)儲(chǔ)能SOC保持在備電SOC以上，在離網(wǎng)時(shí)儲(chǔ)能正常進(jìn)行放電，SOC降低，符合控制預(yù)期。

圖9 儲(chǔ)能SOC功率變化曲線圖

5、結(jié)語

光儲(chǔ)柴一體機(jī)通過配置儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)不僅能夠充分利用當(dāng)?shù)靥柲苜Y源，實(shí)現(xiàn)綠色低碳供電，還可根據(jù)電網(wǎng)條件靈活切換并離網(wǎng)運(yùn)行模式，顯著提升供電可靠性。此外，通過多能源互補(bǔ)與智能調(diào)控管理，光儲(chǔ)柴系統(tǒng)在降低用電成本、提升運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性方面也具有顯著優(yōu)勢(shì)。此外，該方案具備良好的擴(kuò)展性和場(chǎng)景適應(yīng)性，不僅適用于國(guó)內(nèi)外電網(wǎng)覆蓋不足或供電不穩(wěn)定的區(qū)域，同樣適用于海島、牧區(qū)、哨所、油田、礦山，以及東南亞、非洲、歐洲等地區(qū)。

審核編輯 黃宇