光儲充一體化解決方案設計實例-古瑞瓦特

本文從光儲充的原理以及總體系統等角度，全方位介紹光儲充一體化解決方案實例。

一、典型應用場景

針對整縣區域光伏項目，在街道或者村集體空地上單獨搭建光伏車棚，配套一定比例的儲能和充電樁配套。

按照20個標準車位，面積約320平米，新建一個光伏車棚，車棚面積500平米，用于鋪設光伏組件，常規550W組件單塊面積約2.5㎡，可按照數量約200塊，光伏總功率按110KW配置。

同時儲能蓄電池配置要考慮電氣箱尺寸限制和占地面積，設計采用分布式儲能一體柜設計方案減少占地面積。設計100kw/209kwh儲能系統，0.5C放電，可滿足100KW滿功率負載用電約1.8小時。由于電池充電及放電比較頻繁，選用磷酸鐵鋰電池，功率密度高，安全性更好。

充電樁配置為分體式，可根據實際需要進行配置，在滿足變壓器和儲能系統輸出功率的前提下，交直流充電樁均可選。

設計采用光伏和儲能交流側耦合方式，不對現有光伏配電系統進行改造，亦可兼容原有光伏系統。

二、光儲充系統原理和組成

本項目主要由光伏電池組件、光伏車棚、并網逆變器、儲能變流器(PCS)、儲能電池、充電樁設備及計費系統、交流并網柜以及綜合監控系統組成。采用380V低壓并網的方式。

系統各組成部分介紹如下：

太陽能電池組件：利用晶體硅制成，其作用是將太陽輻射能轉換為電能，有一定的防雨、防雹、防風等能力。根據實際需要可將電池組件相互串聯，并聯連接。

并網逆變器：將來自太陽電池方陣的直流電流變換為符合國家電網要求的交流電流的電力變換裝置。

儲能電池：用于儲存電量。本項目采用安全性好的磷酸鐵鋰電池方案。

儲能變流器(PCS)：可控制蓄電池的充電和放電過程，進行交直流的變換。PCS 控制器通過通訊接收后臺控制指令，根據功率指令的符號及大小控制變流器對電池進行充電或放電。PCS 控制器通過CAN接口與BMS通訊，獲取電池組狀態信息，可實現對電池的保護性充放電，確保電池運行安全。

交流配電柜：交流配電柜主要是通過配電給逆變器/儲能變流器提供并網接口，該配電柜含網側斷路器、防雷器、配置發電計量表、逆變器/儲能變流器并網接口及交流電壓、電流表等裝置。

充電樁系統：充電樁在該系統中相當于用電負載，可根據項目實際需求進行搭配。

綜合監控系統：光伏逆變器、儲能系統均配有數據采集模塊，可將發電信息和運行狀態，實時上傳到古瑞瓦特云平臺管理系統，通過該監控系統，可集中管理所有光伏、儲能設備數據。

三、系統總體設計方案

本光儲充一體化系統集成了光伏發電、儲能系統及分體式充電樁負載，系統整體設計如下：

光儲發電系統：光伏組件功率配置為110kWp，光伏逆變器配置單臺110kW或者2臺50kW機型，可根據實際項目車棚可安裝面積進行調整。磷酸鐵鋰電池容量配置為209kWh，配置100kW儲能一體機，額定輸出功率100kW。

中控系統：集成磷酸鐵鋰電池管理系統(BMS)、消防設備、空調設備、監控系統、EMS能量管理系統。

充電樁系統：充電樁在系統中屬于用電負載，需根據變壓器富余容量進行配置。若充電樁全部由儲能系統帶載，則需要根據充電樁功率配置對應的儲能PCS功率?？刹捎枚嗯_100KW儲能PCS并機堆疊方案進行增加。

光儲充系統示意圖

建好光伏車棚后，充電樁系統通過二次配置的方式進行增加：

系統工作基本邏輯如下：

光伏輸出功率≤充電樁負載功率：光伏發電全部用來給充電樁負載供電，不足的電力由電網補充。光伏輸出功率>充電樁負載功率：充電樁負載所需功率全部來自光伏發電，多余的電力存儲在蓄電池里面，在高峰電價階段放出。

光伏系統

1)光伏組件光伏組件以目前市面上常規單晶組件為例，基本參數如下：

以常見單晶550W組件為例，單塊面積約2.5平方，光伏車棚采用平鋪方式安裝，安裝200塊組件所需面積約520平方，組件功率110kW，按滿發電量3.2H計算，每年發電約12萬度。

光伏組件功率和數量可根據項目實際允許安裝面積自由調節。

2)光伏逆變器

在光伏發電系統中，光伏逆變器是核心器件。光伏組件所發的直流電通過逆變器逆變后成交流電輸出到電網和供負載使用。

本次選用單臺功率110kW機型，其規格參數如下。

儲能系統

儲能裝置作為儲能系統中電網與電池之間的功率變換裝置，能實現電網與電池組間的能量雙向交換。相較于傳統集裝箱式儲能，古瑞瓦特采用分布式All in one設計理念，布置靈活，容量搭配具備更多選擇。本方案采用ENSE 209KWH-2H1智慧儲能一體柜，電池選用磷酸鐵鋰電池，按照0.5C放電配置，電池容量為209kWh，儲能PCS容量為100kW和電池模組集成在一個機柜中。智慧儲能一體柜參數如下：

智慧儲能一體柜ENSE 209KWH-2H1規格參數

儲能電池管理系統

電池管理系統(BMS)是用于檢測、評估及保護電池的電子設備集合。負責監測電池的電壓、充放電電流及溫度等信息，根據監測到的電池狀態信息來選擇充放電方式，確定是否需要開啟電池均衡管理，且可根據產生的異常狀態對電池進行保護，確保電池安全使用，延長電池使用壽命，儲能系統電池配置1套電池管理系統，架構如下：

充電樁系統

充電樁作為給電動汽車充電的設備，在整個系統中可以看做一個用電負荷。本方案采用單相7KW交流充電樁和三相60KW直流充電樁組合方案。初步規劃7KW交流樁14臺，60KW直流樁2臺。(具體型號和數量還需根據變壓器容量確定)。充電樁集充電接口、人機交互接口、電氣安全設計、 保護于一體，配合電動汽車車載充電機提供刷卡、移動支付等多種充電方式。人機交互、控制、計量、安全防護等單元高度集成。

單相7KW交流充電樁

三相60KW直流充電樁

監控系統

本項目采用古瑞瓦特SEM(Smart Energy Manager，智慧能源管理器)做本地化綜合能源管理，實現本地的數據監控，同時可通過上級EMS管理單元接入電網AGC調度。

通過古瑞瓦特智慧能源管理云平臺通過對光伏發電、儲能充放電、充電樁運營、配用電等用電業務環節的監測，實現了遠程監測及保護告警信息、信息統計，報表生成等功能;并將所有信息推送到Web及App端;從而主動發現問題，生成工單，閉環管理。

古瑞瓦特能源管理平臺界面

電氣一次設計

根據本項目設計光伏容量110KW，儲能容量100kw/209kwh，綜合考慮采用自發自用，余電上網方式，并兼顧節約資源、工程可行性、電網安全等方面要求，按照國家電網《分布式光伏發電接入系統典型設計》以及當地電網公司出具的系統接入方案，按每個站點單獨進行集中就近并網，經逆變匯流后，以1回380V電壓等級就近T接入充電站低壓配電母線。儲能系統以1回380V電壓等級就近接入低壓配電母線。充電樁系統從低壓配電母線處取電使用。

注：最終接入方案以電網公司接入系統設計為準。

四、主要設備清單

光儲充系統電主要設備清單

注：最終配置清單以施工圖設計和電網公司接入系統方案要求為準。充電樁作為二次設備按需進行配置。

審核編輯 黃宇