并離網無縫切換多模式策略運行,光儲一體機如何實現多能源互補協同?

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。