并離網(wǎng)無縫切換多模式策略運行,光儲一體機如何實現(xiàn)多能源互補協(xié)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(shù)的創(chuàng)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(shù)高效集成光伏與儲能，顯著提升系統(tǒng)效率與響應(yīng)速度，成為離網(wǎng)及弱網(wǎng)地區(qū)供電難題的理想解決方案。然而，其在電池監(jiān)測、運行策略、遠程運維、多源協(xié)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(tǒng)，實現(xiàn)了光儲充智能協(xié)調(diào)控制、并離網(wǎng)無縫切換、多策略經(jīng)濟運行與全站動環(huán)監(jiān)控，有效提升系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟性與安全性。該系統(tǒng)尤其適用于電網(wǎng)薄弱地區(qū)，助力構(gòu)建清潔、低碳、高韌性的新型能源體系，推動全球能源轉(zhuǎn)型與可持續(xù)發(fā)展。

光儲一體機因安全可靠、安裝便捷等優(yōu)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(jiān)控不充分：沒有充分挖掘電池特性進行針對性的狀態(tài)監(jiān)測，導(dǎo)致監(jiān)測內(nèi)容不充分；同時對光伏發(fā)電缺乏有效監(jiān)測。

（2）運行模式單一：并網(wǎng)運行時儲能未能根據(jù)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(tài)擴容、防逆流等），系統(tǒng)運行經(jīng)濟性未能。

（3）遠程監(jiān)控與運維滯后：監(jiān)控數(shù)據(jù)缺乏統(tǒng)籌管理，沒有形成運行數(shù)據(jù)的全過程、系統(tǒng)性規(guī)劃與管控，使得分析不全面，運維檢修缺乏大數(shù)據(jù)支撐。

（4）缺乏有效協(xié)同：在具有并離網(wǎng)切換需求時，缺乏整體協(xié)調(diào)能力，同時無法實現(xiàn)PCS、光伏和儲能三者的精細化功率分配和協(xié)同，導(dǎo)致系統(tǒng)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(lián)等關(guān)鍵安全狀態(tài)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(jié)構(gòu)：光伏經(jīng)由DC/DC變換器接入直流母線，儲能系統(tǒng)通過高壓箱同樣接入直流母線，直流側(cè)通過PCS（變流器）接入交流母線，市電則經(jīng)斷路器接入系統(tǒng)，系統(tǒng)原理圖如圖1所示。項目需求配套一套能量管理系統(tǒng)（EMS），負責光儲系統(tǒng)的能量管理與協(xié)調(diào)控制，同時集成柜內(nèi)消防、水浸、空調(diào)等設(shè)備的監(jiān)控，同時實現(xiàn)動環(huán)控制。

系統(tǒng)控制策略為支持并離網(wǎng)切換控制，并網(wǎng)模式：負載用電優(yōu)先級為光伏 > 市電 > 儲能。儲能主要作為離網(wǎng)備用電源，在完成備電后，光伏電力優(yōu)先通過PCS供給負載，系統(tǒng)具備防逆流功能，最大限度提升光伏自發(fā)自用率，減少棄光。離網(wǎng)模式：負載用電優(yōu)先級為光伏 > 儲能。通過光儲協(xié)調(diào)控制，實現(xiàn)不間斷供電，保障工廠連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。

圖1光儲一體機系統(tǒng)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(xiàn)客戶需求，柜體內(nèi)配置Acrel-2000ES儲能能量管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有完善的儲能監(jiān)控與管理功能，涵蓋了儲能系統(tǒng)設(shè)備(PCS、BMS、電表、消防、空調(diào)等)的詳細信息，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢與分析、可視化監(jiān)控、報警管理、統(tǒng)計報表等功能。在高級應(yīng)用上支持能量調(diào)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(tǒng)對電池組性能進行實時監(jiān)測及歷史數(shù)據(jù)分析、根據(jù)分析結(jié)果采用智能化的分配策略對電池組進行充放電控制，優(yōu)化了電池性能，提高電池壽命。同時，采用我司ARTU-100產(chǎn)品進行遙控遙信拓展，采用通訊管理機ANet-2E4SM實現(xiàn)數(shù)據(jù)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(tǒng)組網(wǎng)架構(gòu)圖

方案效果

該光儲一體機主要應(yīng)用于非洲等用電可靠性較差的地區(qū)，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(tǒng)對所有一體機進行統(tǒng)一的監(jiān)視和管理，自動完成光儲系統(tǒng)控制。

在監(jiān)測到市電正常時，系統(tǒng)能通過控制斷路器快速閉合與電網(wǎng)的連接，光儲一體機能夠正常完成離網(wǎng)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(tǒng)不再進行大功率充電，可根據(jù)SOC情況分階段進行涓流充電。同時在并網(wǎng)備電時，逐步增大光伏功率限制，直至光伏以最大發(fā)電功率發(fā)電，防止光伏發(fā)電功率不可預(yù)測帶來的充電過流。在備電完成后，光伏發(fā)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(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)模式運行，同時根據(jù)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(xù)性和可靠性，提高工廠生產(chǎn)效率，提升經(jīng)濟效益。

PCS監(jiān)測主界面

儲能能量管理系統(tǒng)主界面圖

四. 結(jié) 語

光儲一體機配置儲能能量管理系統(tǒng)（EMS），可高效利用當?shù)刎S富的太陽能資源，構(gòu)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(xiàn)。系統(tǒng)能夠根據(jù)電網(wǎng)狀態(tài)智能切換并網(wǎng)與離網(wǎng)運行模式，大幅提升用電可靠性，尤其適用于電網(wǎng)不穩(wěn)定或覆蓋薄弱的區(qū)域。此外，通過光伏、儲能與市電的多能源互補與智慧協(xié)同控制，該系統(tǒng)可顯著優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)電力的高效與經(jīng)濟利用，有效降低用電成本，提升系統(tǒng)整體運行效益。