安科瑞 陳聰

摘要：隨著我國社會經濟的不斷發展，光伏發電逐步成為人們節約能源、保護環境的主要方式之一。相比傳統的火力發電，光伏發電的優勢更大，其不僅可以推進電力電網、新能源、電動汽車等產業的進步，還可以助力我國實現可持續發展的戰略目標。就目前來看，光伏發電系統逐步呈現出儲能、充電一體化的發展趨勢，為相關產業的技術應用提供了很大便利。然而，部分技術人員對光伏發電儲能充電一體化的理解不夠透徹，致使光伏發電儲能充電一體化技術難以在實踐*發揮應有的作用。基于此，文章以光伏發電儲能充電一體化技術為研究對象，針對其原理、特點、應用意義展開了探討，分析了其具體應用，以期提升光伏發電儲能充電一體化技術的應用水平。

關鍵詞：光伏發電；儲能技術；充電技術；一體化技術

0引言

電力資源是現代化社會發展過程*不能或缺的資源，它的存在具有重要意義。傳統的發電方式以火力發電為主，這種方法雖然可以在一定程度上緩解電力資源需求量大的問題，但會對環境造成不利影響。在工業技術飛速進步、溫室效應越發顯著的今天，如何在電力能源的生產、利用方面實現綠色發展成為人們關注的問題。大量實踐表明，光伏發電技術可以起到良好的作用，通過光伏發電儲能充電一體化技術，能源需求問題可以得到更好的緩解。

1光伏發電儲能充電一體化技術概述

1.1光伏發電儲能充電一體化技術的原理

我光伏發電儲能充電一體化技術是我國科研人員在經過多年實踐、探索后形成的技術。光伏發電儲能充電一體化技術的核心表現是光伏發電儲能充電一體化系統，該系統包括光伏發電組件、儲能電池及充電樁等。其*，光伏組件可以通過太陽能電池板的光伏效應將光能轉化為系統所需要的電能，光伏發電儲能充電一體化系統會將這些電能儲存至電池組*。在有需求的情況下，技術人員可以通過逆變器將直流電轉換為交流電，從而滿足充電需求。由此可見，光伏發電儲能充電一體化系統主要由三個環節構成，即光伏發電、儲能和充電。技術人員應當把控好三個環節的要點，以實現光伏發電儲能充電一體化技術的應用。

1.2光伏發電儲能充電一體化技術的特點

光伏發電儲能充電一體化技術的特點可以被歸納為以下兩個方面：一方面，光伏發電儲能充電一體化技術具有可持續發展的特點。另一方面，相比傳統的

火力發電，光伏發電儲能充電一體化技術具有可再生的優勢。同時，經由光伏發電技術生產電力能源，不會對周邊的空氣環境造成破壞，也無須煤炭等資源的參與。

1.3光伏發電儲能充電一體化技術的應用意義

（1）有利于推動光伏發電技術的發展。在電力能源需求量日益加大、環境保護局勢越來越迫切的今天，有必要加強對光伏發電儲能充電一體化技術的研究與利用，提升電能利用率，減輕電網壓力。

（2）有利于促進電動汽車的發展。電動汽車作為一種環保的交通工具，其可以為駕駛者帶來更加舒適的駕駛體驗，為乘客帶來更好的出行體驗，而光伏發電儲能充電一體化技術的應用能為電動汽車的發展提供助力，主要表現為其可以很好地滿足電動汽車的充電需求。

（3）有利于推進新能源的智能化發展。光伏發電儲能充電一體化技術可以讓技術人員更好地控制光伏發電系統和儲能電池，還可以為充電提供更多便利。由此可見，光伏發電儲能充電一體化技術的應用意義較大。

2光伏發電儲能充電一體化技術的應用

本在光伏發電儲能充電一體化技術的應用*，光伏發電儲能充電一體化系統十分重要。在對相關文獻資料進行查閱后，可以發現光伏發電儲能一體化的應用范圍較為廣闊，涵蓋多個領域，包括且不限于公共停車場、商業建筑、社區充電站及緊急救援等

2.1在公共停車場*的應用

近些年，我國社會經濟呈現穩步上升、人民群眾生活質量顯著提升的狀態，公共停車場的建設成為剛需。由于公共停車場在運作期間會消耗大量的電能，因此我國技術人員及有關部門加強了對公共停車場的關注，并企圖通光伏發電儲能充電一體化技術解決其電力損耗過大、電力供給不穩定等問題。一般情況下，技術人員會結合光伏發電儲能充電一體化系統的應用要求，在公共停車場屋頂安裝光伏發電設備，再通過光伏發電設備收集太陽能，將太陽能轉化為公共停車場所需要的電力能源，以滿足公共停車場的運作要求。光伏發電儲能充電一體化技術不僅可以有效將電力能源供給公共停車場的通風與照明系統，還可以將剩余電力存儲起來，以備不時之需。比如，技術人員可以嘗試在公共停車場內安裝充電樁。一旦電動汽車出現電力能源不足的情況，就可以在停車的同時實現電力能源的補充。總的來講，光伏發電儲能充電一體化在公共停車場*的應用十分必要，其可以在減少公共停車場建設、運營成本的同時，為人民群眾提供更多便利，創造更多環保效益與經濟效益。

2.2在商業建筑*的應用

商業建筑是電力能源損耗的大戶，特別是在我國人民群眾越發偏重娛樂、休閑的情況下，商業建筑的數量日益攀升。從整體角度來看，商業建筑普遍具有屋頂面積大的特點，這為光伏發電儲能充電一體化系統的應用創造了有利條件。技術人員只需要在商業建筑的屋頂安裝光伏發電設備，便可以實現對太陽能資源的采集與轉化。為進一步吸引客源，商業建筑的管理人往往會要求施工單位在周邊或商業建筑的地下停車場設置充電樁，從而為路過或在商業建筑進行消費的車主提供充電服務。同時，商業建筑的管理人還可以通過光伏發電儲能充電一體化系統減少電網負荷與電費支出。由此可見，光伏發電儲能充電一體化系統可以有效減少商業建筑的運營成本。因此，有必要加強光伏發電儲能充電一體化系統在商業建筑*的應用。

2.3在社區充電站*的應用

社區是社會有機體基本的內容，也是社會群體聚集在某一區域內所形成的大集體。基于人民群眾的生活需求及社會的發展需要，在社區內應用光伏發電儲能充電一體化系統、構建社區充電站已經成為基本的方向。技術人員需要提前進行規劃，將日照充足的區域作為光伏發電設備安裝的備選區域。隨后，技術人員需要與業主或社區管理人展開溝通，協調多方，科學確定光伏發電設備的安裝區域，再實施相關作業。通過光伏發電儲能充電一體化系統，太陽能可以被轉化為充電所需要的電力能源，滿足社區成員的需求。在有條件的情況下，技術人員還可以在社區充電站*配備大容量電池儲能系統，這樣可以有效解決電網負荷波動的問題，增強電力能源輸送的穩定性及安全性。實踐表明，光伏發電儲能充電一體化系統的運用可以有效減少社區的電力能源消耗，還可以為社區成員提供便捷的充電服務。因此，有必要增加對社區充電站的建設，切實發揮光伏發電儲能充電一體化系統的實際作用。

2.4在緊急救援中的應用

光伏發電儲能充電一體化系統可以獨立運行，不會受到外部電力網絡的影響，因而可以被應用于緊急救援*。就目前來看，光伏發電儲能充電一體化系統在緊急救援中的應用主要可以被歸納為以下兩種：

（1）危險場所的電力供應。當出現無法預知的災難時，處于災難*心的人往往面臨電力供應受限或電力能源*斷的問題，而光伏發電儲能充電一體化系統可以在此刻發揮作用，為受災區域提供電力供給，保障緊急救援行動的順利進行。同時，光伏發電儲能充電一體化系統還可以為受災群眾提供充電服務，以便受災群眾與外界聯絡。

（2）當災難發生后，救援者可以通過光伏發電儲能充電一體化系統獲取的電力能源，保障日常生活及救援需求。

3光伏發電儲能充電一體化技術的應用案例

為促進城鎮地區的經濟發展，我國在近些年逐步嘗試將光伏發電儲能充電一體化技術應用于實踐。就目前來看，光伏發電儲能充電一體化技術的應用案例主要表現為光伏發電儲能充電一體化充電站的建設。傳統的充電站存在效率低、充電不便等缺陷，不利于城鎮地區的經濟發展。為改善這種情況，有關部門積極完善相關的基礎設施，以期將光伏發電儲能充電一體化充電站建設于城鎮地區，為電動汽車的充電、新能源技術的發展提供便利。光伏發電儲能充電一體化充電站的設計與建設需要考慮三個方面的內容，即光伏發電系統、儲能系統及充電站。其*，光伏發電系統與儲能系統的設計與建設為關鍵，二者會直接影響充電站的整體運作質量。此外，技術人員還需要合理設計充電站。一般情況下，充電站由若干充電樁構成。因此，技術人員需要合理配備交流充電樁與直流充電樁，滿足電動汽車的充電需求。在城鎮地區建設光伏發電儲能充電一體化充電站，難點在于選址。技術人員需要充分發揮自身的專業性，將光照資源、土地資源充足的區域列為區域，這樣可以有效降低光伏發電儲能充電一體化充電站的建設難度。同時，技術人員應結合當地的自然地理環境與氣候條件，靈活選擇建筑材料與建筑結構形式。

例如，某區域的光伏發電儲能充電一體化充電站建設在氣候相對寒冷、光照充足且土地資源多的區域，技術人員可以將光伏板作為主要的建筑材料，打造光伏發電儲能充電一體化充電站。由于該光伏發電儲能充電一體化充電站的主要作用在于為電動汽車提供電能，因此技術人員應從電動汽車對電力能源的需求視角出發，為電動汽車提供便利。具體來講，技術人員在設計光伏發電儲能充電一體化充電站時，需要秉持科學性、合理的原則。一方面，技術人員需要有機結合光伏發電系統與儲能系統；另一方面，技術人員需要合理選擇儲能電池。儲能電池的選擇要兼顧多方面需求，包括但不限于電動汽車的充電需求、當地的自然地理環境、市場前景等。綜合考慮上述因素后，技術人員可以得到相對可靠的確定標準，確保儲能電池選擇的實效性。

在此基礎上，技術人員需要對光伏發電儲能充電一體化充電站的各種設備進行科學、合理的配置。在選用充電站設備時，技術人員應深入市場，明確市面上常見的設備類型，從*選出運作安全、穩定、性能突出的設備，將之投入實際應用，降低設備的故障概率，為光伏發電儲能充電一體化充電站的正常運作提供保障。在光伏發電儲能充電一體化充電站建設完畢后，技術人員需要對其采取驗收、試運行等工作。在驗收時，技術人員主要判斷光伏發電儲能充電一體化充電站的建設成果是否滿足標準、行業標準、當地政策要求及用戶要求。在試運行時，技術人員主要針對光伏發電儲能充電一體化充電站的各項技術參數進行檢查，判斷其是否符合電動汽車的充電標準及技術規

范要求。當驗收、試運行成效符合預期時，技術人員便可以將光伏發電儲能充電一體化充電站投入實際應用，推進當地的經濟、新能源發展。由此可見，技術人員應想方設法加大光伏發電儲能充電一體化充電站的建設力度。

4 Acrel-2000MG充電站微電網能量管理系統

4.1平臺概述

Acrel-2000MG微電網能量管理系統，是我司根據新型電力系統下微電網監控系統與微電網能量管理系統的要求，總結國內外的研究和生產的經驗，專門研制出的企業微電網能量管理系統。本系統滿足光伏系統、風力發電、儲能系統以及充電站的接入，*進行數據采集分析，直接監視光伏、風能、儲能系統、充電站運行狀態及健康狀況，是一個集監控系統、能量管理為一體的管理系統。該系統在安全穩定的基礎上以經濟優化運行為目標，促進可再生能源應用，提高電網運行穩定性、補償負荷波動；有效實現用戶側的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負荷，提高電力設備運行效率、降低供電成本。為企業微電網能量管理提供安全、可靠、經濟運行提供了全新的解決方案。

微電網能量管理系統應采用分層分布式結構，整個能量管理系統在物理上分為三個層：設備層、網絡通信層和站控層。站級通信網絡采用標準以太網及TCP/IP通信協議，物理媒介可以為光纖、網線、屏蔽雙絞線等。系統支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-4-101、IEC60870-4-103、IEC60870-4-104、MQTT等通信規約。

4.2平臺適用場合

系統可應用于城市、高速公路、工業園區、工商業區、居民區、智能建筑、海島、無電地區可再生能源系統監控和能量管理需求。

4.3系統架構

本平臺采用分層分布式結構進行設計，即站控層、網絡層和設備層。

5充電站微電網能量管理系統解決方案

5.1實時監測

微電網能量管理系統人機界面友好，應能夠以系統一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運行狀態，實時監測光伏、風電、儲能、充電站等各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動態監視各回路斷路器、隔離開關等合、分閘狀態及有關故障、告警等信號。其*，各子系統回路電參量主要有：相電壓、線電壓、三相電流、有功/無功功率、視在功率、功率因數、頻率、有功/無功電度、頻率和正向有功電能累計值；狀態參數主要有：開關狀態、斷路器故障脫扣告警等。

系統應可以對分布式電源、儲能系統進行發電管理，使管理人員實時掌握發電單元的出力信息、收益信息、儲能荷電狀態及發電單元與儲能單元運行功率設置等。

系統應可以對儲能系統進行狀態管理，能夠根據儲能系統的荷電狀態進行及時告警，并支持定期的電池維護。

微電網能量管理系統的監控系統界面包括系統主界面，包含微電網光伏、風電、儲能、充電站及總體負荷組成情況，包括收益信息、天氣信息、節能減排信息、功率信息、電量信息、電壓電流情況等。根據不同的需求，也可將充電，儲能及光伏系統信息進行顯示。

圖1系統主界面

子界面主要包括系統主接線圖、光伏信息、風電信息、儲能信息、充電站信息、通訊狀況及一些統計列表等。

5.1.1光伏界面

圖2光伏系統界面

本界面用來展示對光伏系統信息，主要包括逆變器直流側、交流側運行狀態監測及報警、逆變器及電站發電量統計及分析、并網柜電力監測及發電量統計、電站發電量年有效利用小時數統計、發電收益統計、碳減排統計、輻照度/風力/環境溫濕度監測、發電功率模擬及效率分析；同時對系統的總功率、電壓電流及各個逆變器的運行數據進行展示。

5.1.2儲能界面

圖3儲能系統界面

本界面主要用來展示本系統的儲能裝機容量、儲能當前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。

圖4儲能系統PCS參數設置界面

本界面主要用來展示對PCS的參數進行設置，包括開關機、運行模式、功率設定以及電壓、電流的限值。

圖4儲能系統BMS參數設置界面

本界面用來展示對BMS的參數進行設置，主要包括電芯電壓、溫度保護限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。

圖6儲能系統PCS電網側數據界面

本界面用來展示對PCS電網側數據，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數等。

圖7儲能系統PCS交流側數據界面

本界面用來展示對PCS交流側數據，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數、溫度值等。同時針對交流側的異常信息進行告警。

圖8儲能系統PCS直流側數據界面

本界面用來展示對PCS直流側數據，主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時針對直流側的異常信息進行告警。

圖9儲能系統PCS狀態界面

本界面用來展示對PCS狀態信息，主要包括通訊狀態、運行狀態、STS運行狀態及STS故障告警等。

圖10儲能電池狀態界面

本界面用來展示對BMS狀態信息，主要包括儲能電池的運行狀態、系統信息、數據信息以及告警信息等，同時展示當前儲能電池的SOC信息。

圖11儲能電池簇運行數據界面

本界面用來展示對電池簇信息，主要包括儲能各模組的電芯電壓與溫度，并展示當前電芯的電壓、溫度值及所對應的位置。

5.1.3風電界面

圖12風電系統界面

本界面用來展示對風電系統信息，主要包括逆變控制一體機直流側、交流側運行狀態監測及報警、逆變器及電站發電量統計及分析、電站發電量年有效利用小時數統計、發電收益統計、碳減排統計、風速/風力/環境溫濕度監測、發電功率模擬及效率分析；同時對系統的總功率、電壓電流及各個逆變器的運行數據進行展示。

5.1.4充電站界面

圖13充電站界面

本界面用來展示對充電站系統信息，主要包括充電站用電總功率、交直流充電站的功率、電量、電量費用，變化曲線、各個充電站的運行數據等。

5.1.5視頻監控界面

圖14微電網視頻監控界面

本界面主要展示系統所接入的視頻畫面，且通過不同的配置，實現預覽、回放、管理與控制等。

5.1.6發電預測

系統應可以通過歷史發電數據、實測數據、未來天氣預測數據，對分布式發電進行短期、超短期發電功率預測，并展示合格率及誤差分析。根據功率預測可進行人工輸入或者自動生成發電計劃，便于用戶對該系統新能源發電的集*管控。

圖14光伏預測界面

5.1.7策略配置

系統應可以根據發電數據、儲能系統容量、負荷需求及分時電價信息，進行系統運行模式的設置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期計劃、需量控制、防逆流、有序充電、動態擴容等。

具體策略根據項目實際情況（如儲能柜數量、負載功率、光伏系統能力等）進行接口適配和策略調整，同時支持定制化需求。

圖16策略配置界面

5.1.8運行報表

應能查詢各子系統、回路或設備*時間的運行參數，報表*顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數、總有功功率、總無功功率、正向有功電能、尖峰平谷時段電量等。

圖17運行報表

5.1.9實時報警

應具有實時報警功能，系統能夠對各子系統*的逆變器、雙向變流器的啟動和關閉等遙信變位，及設備內部的保護動作或事故跳閘時應能發出告警，應能實時顯示告警事件或跳閘事件，包括保護事件名稱、保護動作時刻；并應能以彈窗、聲音、短信和電話等形式通知相關人員。

圖18實時告警

5.1.10歷史事件查詢

應能夠對遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數、電芯溫度（鋰離子電池）、壓力（液流電池）、光照、風速、氣壓越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯，查詢統計、事故分析。

圖19歷史事件查詢

5.1.11電能質量監測

應可以對整個微電網系統的電能質量包括穩態狀態和暫態狀態進行持續監測，使管理人員實時掌握供電系統電能質量情況，以便及時發現和消除供電不穩定因素。

1）在供電系統主界面上應能實時顯示各電能質量監測點的監測裝置通信狀態、各監測點的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度*和正序/負序/零序電壓值、三相電流不平衡度*和正序/負序/零序電流值；

2）諧波分析功能：系統應能實時顯示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、0.4～63.4次間諧波電壓含有率、0.4～63.4次間諧波電流含有率；

3）電壓波動與閃變：系統應能顯示A/B/C三相電壓波動值、A/B/C三相電壓短閃變值、A/B/C三相電壓長閃變值；應能提供A/B/C三相電壓波動曲線、短閃變曲線和長閃變曲線；應能顯示電壓偏差與頻率偏差；

4）功率與電能計量：系統應能顯示A/B/C三相有功功率、無功功率和視在功率；應能顯示三相總有功功率、總無功功率、總視在功率和總功率因素；應能提供有功負荷曲線，包括日有功負荷曲線（折線型）和年有功負荷曲線（折線型）；

4）電壓暫態監測：在電能質量暫態事件如電壓暫升、電壓暫降、短時*斷發生時，系統應能產生告警，事件能以彈窗、閃爍、聲音、短信、電話等形式通知相關人員；系統應能查看相應暫態事件發生前后的波形。

6）電能質量數據統計：系統應能顯示1min統計整2h存儲的統計數據，包括均值、*值、*值、94%概率值、方均根值。

7）事件記錄查看功能：事件記錄應包含事件名稱、狀態（動作或返回）、波形號、越限值、故障持續時間、事件發生的時間。

圖20微電網系統電能質量界面

5.1.12遙控功能

應可以對整個微電網系統范圍內的設備進行遠程遙控操作。系統維護人員可以通過管理系統的主界面完成遙控操作，并遵循遙控預置、遙控返校、遙控執行的操作順序，可以及時執行調度系統或站內相應的操作命令。

圖21遙控功能

5.1.13曲線查詢

應可在曲線查詢界面，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、無功功率、功率因數、SOC、SOH、充放電量變化等曲線。

圖22曲線查詢

5.1.14統計報表

具備定時抄表匯總統計功能，用戶可以自由查詢自系統正常運行以來任意時間段內各配電節點的發電、用電、充放電情況，即該節點進線用電量與各分支回路消耗電量的統計分析報表。對微電網與外部系統間電能量交換進行統計分析；對系統運行的節能、收益等分析；具備對微電網供電可靠性分析，包括年停電時間、年停電次數等分析；具備對并網型微電網的并網點進行電能質量分析。

圖23統計報表

5.1.15網絡拓撲圖

系統支持實時監視接入系統的各設備的通信狀態，能夠完整的顯示整個系統網絡結構；可在線診斷設備通信狀態，發生網絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。

圖24微電網系統拓撲界面

本界面主要展示微電網系統拓撲，包括系統的組成內容、電網連接方式、斷路器、表計等信息。

5.1.16通信管理

可以對整個微電網系統范圍內的設備通信情況進行管理、控制、數據的實時監測。系統維護人員可以通過管理系統的主程序右鍵打開通信管理程序，然后選擇通信控制啟動所有端口或某個端口，快速查看某設備的通信和數據情況。通信應支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-4-101、IEC60870-4-103、IEC60870-4-104、MQTT等通信規約。

圖24通信管理

4.1.17用戶權限管理

應具備設置用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如遙控操作，運行參數修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

圖26用戶權限

4.1.18故障錄波

應可以在系統發生故障時，自動準確地記錄故障前、后過程的各相關電氣量的變化情況，通過對這些電氣量的分析、比較，對分析處理事故、判斷保護是否正確動作、提高電力系統安全運行水平有著重要作用。其*故障錄波共可記錄16條，每條錄波可觸發6段錄波，每次錄波可記錄故障前8個周波、故障后4個周波波形，總錄波時間共計46s。每個采樣點錄波至少包含12個模擬量、10個開關量波形。

圖27故障錄波

4.1.19事故追憶

可以自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時掃描數據，包括開關位置、保護動作狀態、遙測量等，形成事故分析的數據基礎。

用戶可自定義事故追憶的啟動事件，當每個事件發生時，存儲事故*10個掃描周期及事故后10個掃描周期的有關點數據。啟動事件和監視的數據點可由用戶隨意修改。

5.2硬件及其配套產品

6結束語

在科學技術不斷發展的背景下，光伏發電儲能充電一體化技術逐步在我國得到普及。在新能源技術、電動汽車日益成為人們工作、生活的技術及出行方式的背景下，技術人員更應加大對光伏發電儲能充電一體化技術的研究與利用，把握技術要點，打造高水平的電力能源生產與供給模式。文章通過對光伏發電儲能充電一體化技術的應用展開探討，為相關領域提供了一定的參考。在未來，光伏發電儲能充電一體化技術將會實現進一步發展，并在相關領域發揮越來越大的作用，因此技術人員應秉持終身學習的意識，加強對光伏發電儲能充電一體化技術發展動向的關注，充分發揮光伏發電儲能充電一體化技術的應用優勢，促進相關產業的技術進步與整體發展。

【參考文獻】

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