光储充一体化解决方案设计实例-古瑞瓦特

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　　光储充一体化解决方案设计实例
　　本文从光储充的原理以及总体系统等角度，全方位介绍光储充一体化解决方案实例。
　　一、典型应用场景
　　针对整县区域光伏项目，在街道或者村集体空地上单独搭建光伏车棚，配套一定比例的储能和充电桩配套。
　　按照20个标准车位，面积约320平米，新建一个光伏车棚，车棚面积500平米，用于铺设光伏组件，常规550W组件单块面积约2.5㎡，可按照数量约200块，光伏总功率按110KW配置。
　　同时储能蓄电池配置要考虑电气箱尺寸限制和占地面积，设计采用分布式储能一体柜设计方案减少占地面积。设计100kw/209kwh储能系统，0.5C放电，可满足100KW满功率负载用电约1.8小时。由于电池充电及放电比较频繁，选用磷酸铁锂电池，功率密度高，安全性更好。
　　充电桩配置为分体式，可根据实际需要进行配置，在满足变压器和储能系统输出功率的前提下，交直流充电桩均可选。
　　设计采用光伏和储能交流侧耦合方式，不对现有光伏配电系统进行改造，亦可兼容原有光伏系统。
　　二、光储充系统原理和组成
　　本项目主要由光伏电池组件、光伏车棚、并网逆变器、储能变流器(PCS)、储能电池、充电桩设备及计费系统、交流并网柜以及综合监控系统组成。采用380V低压并网的方式。
　　系统各组成部分介绍如下：
　　太阳能电池组件：利用晶体硅制成，其作用是将太阳辐射能转换为电能，有一定的防雨、防雹、防风等能力。根据实际需要可将电池组件相互串联，并联连接。
　　并网逆变器：将来自太阳电池方阵的直流电流变换为符合国家电网要求的交流电流的电力变换装置。
　　储能电池：用于储存电量。本项目采用安全性好的磷酸铁锂电池方案。
　　储能变流器(PCS)：可控制蓄电池的充电和放电过程，进行交直流的变换。PCS 控制器通过通讯接收后台控制指令，根据功率指令的符号及大小控制变流器对电池进行充电或放电。PCS 控制器通过CAN接口与BMS通讯，获取电池组状态信息，可实现对电池的保护性充放电，确保电池运行安全。
　　交流配电柜：交流配电柜主要是通过配电给逆变器/储能变流器提供并网接口，该配电柜含网侧断路器、防雷器、配置发电计量表、逆变器/储能变流器并网接口及交流电压、电流表等装置。
　　充电桩系统：充电桩在该系统中相当于用电负载，可根据项目实际需求进行搭配。
　　综合监控系统：光伏逆变器、储能系统均配有数据采集模块，可将发电信息和运行状态，实时上传到古瑞瓦特云平台管理系统，通过该监控系统，可集中管理所有光伏、储能设备数据。
　　三、系统总体设计方案
　　本光储充一体化系统集成了光伏发电、储能系统及分体式充电桩负载，系统整体设计如下：
　　光储发电系统：光伏组件功率配置为110kWp，光伏逆变器配置单台110kW或者2台50kW机型，可根据实际项目车棚可安装面积进行调整。磷酸铁锂电池容量配置为209kWh，配置100kW储能一体机，额定输出功率100kW。
　　中控系统：集成磷酸铁锂电池管理系统(BMS)、消防设备、空调设备、监控系统、EMS能量管理系统。
　　充电桩系统：充电桩在系统中属于用电负载，需根据变压器富余容量进行配置。若充电桩全部由储能系统带载，则需要根据充电桩功率配置对应的储能PCS功率。可采用多台100KW储能PCS并机堆叠方案进行增加。

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　　光储充系统示意图
　　建好光伏车棚后，充电桩系统通过二次配置的方式进行增加：

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　　系统工作基本逻辑如下：
　　光伏输出功率≤充电桩负载功率：光伏发电全部用来给充电桩负载供电，不足的电力由电网补充。光伏输出功率>充电桩负载功率：充电桩负载所需功率全部来自光伏发电，多余的电力存储在蓄电池里面，在高峰电价阶段放出。
　　光伏系统
　　1)光伏组件光伏组件以目前市面上常规单晶组件为例，基本参数如下：

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　　以常见单晶550W组件为例，单块面积约2.5平方，光伏车棚采用平铺方式安装，安装200块组件所需面积约520平方，组件功率110kW，按满发电量3.2H计算，每年发电约12万度。
　　光伏组件功率和数量可根据项目实际允许安装面积自由调节。
　　2)光伏逆变器
　　在光伏发电系统中，光伏逆变器是核心器件。光伏组件所发的直流电通过逆变器逆变后成交流电输出到电网和供负载使用。
　　本次选用单台功率110kW机型，其规格参数如下。

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　　储能系统
　　储能装置作为储能系统中电网与电池之间的功率变换装置，能实现电网与电池组间的能量双向交换。相较于传统集装箱式储能，古瑞瓦特采用分布式All in one设计理念，布置灵活，容量搭配具备更多选择。本方案采用ENSE 209KWH-2H1智慧储能一体柜，电池选用磷酸铁锂电池，按照0.5C放电配置，电池容量为209kWh，储能PCS容量为100kW和电池模组集成在一个机柜中。智慧储能一体柜参数如下：

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　　智慧储能一体柜ENSE 209KWH-2H1规格参数
　　储能电池管理系统
　　电池管理系统(BMS)是用于检测、评估及保护电池的电子设备集合。负责监测电池的电压、充放电电流及温度等信息，根据监测到的电池状态信息来选择充放电方式，确定是否需要开启电池均衡管理，且可根据产生的异常状态对电池进行保护，确保电池安全使用，延长电池使用寿命，储能系统电池配置1套电池管理系统，架构如下：

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　　充电桩系统
　　充电桩作为给电动汽车充电的设备，在整个系统中可以看做一个用电负荷。本方案采用单相7KW交流充电桩和三相60KW直流充电桩组合方案。初步规划7KW交流桩14台，60KW直流桩2台。(具体型号和数量还需根据变压器容量确定)。充电桩集充电接口、人机交互接口、电气安全设计、 保护于一体，配合电动汽车车载充电机提供刷卡、移动支付等多种充电方式。人机交互、控制、计量、安全防护等单元高度集成。

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　　单相7KW交流充电桩

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　　三相60KW直流充电桩
　　监控系统
　　本项目采用古瑞瓦特SEM(Smart Energy Manager，智慧能源管理器)做本地化综合能源管理，实现本地的数据监控，同时可通过上级EMS管理单元接入电网AGC调度。
　　通过古瑞瓦特智慧能源管理云平台通过对光伏发电、储能充放电、充电桩运营、配用电等用电业务环节的监测，实现了远程监测及保护告警信息、信息统计，报表生成等功能;并将所有信息推送到Web及App端;从而主动发现问题，生成工单，闭环管理。

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　　古瑞瓦特能源管理平台界面
　　电气一次设计
　　根据本项目设计光伏容量110KW，储能容量100kw/209kwh，综合考虑采用自发自用，余电上网方式，并兼顾节约资源、工程可行性、电网安全等方面要求，按照国家电网《分布式光伏发电接入系统典型设计》以及当地电网公司出具的系统接入方案，按每个站点单独进行集中就近并网，经逆变汇流后，以1回380V电压等级就近T接入充电站低压配电母线。储能系统以1回380V电压等级就近接入低压配电母线。充电桩系统从低压配电母线处取电使用。

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　　注：最终接入方案以电网公司接入系统设计为准。
　　四、主要设备清单

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　　光储充系统电主要设备清单
　　注：最终配置清单以施工图设计和电网公司接入系统方案要求为准。充电桩作为二次设备按需进行配置。
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