摘要：本文以 “雙碳” 目標為基點，從電站電池管理、能源管理及能力管理對策等關鍵方面，剖析光儲充一體化充電站設計與綜合能源服務建設模式。深入探討這些要點，凸顯綜合能源服務在推動可持續發展及能源轉型中的關鍵意義。其作為多能源互補、一體化的服務模式，可為電動汽車充電站未來發展提供有力支撐，充分滿足用戶對清潔、智能、可靠能源的需求。

關鍵詞：雙碳；光儲充；一體化充電站；能源服務；建設模式

0 引言

“雙碳” 目標提出后，我國對清潔能源與可持續發展的需求持續攀升。在此背景下，光儲充一體化充電站作為新能源基礎設施的代表，為綜合能源服務建設模式的發展提供了強大助力。本文針對光儲充一體化充電站如何實現綜合能源服務，從電池管理、能量管理、能力管理對策等方面展開分析，旨在為中國能源轉型提供有益參考，為 “雙碳” 目標的實現貢獻力量。

1 基于 “雙碳” 目標的光儲充一體化充電站概述

“雙碳” 目標即到 2030 年實現碳排放達峰，2060 年達成碳中和，是中國在應對氣候變化、促進綠色能源發展方面提出的重要目標。在此目標指引下，光儲充一體化充電站成為推廣新能源汽車的關鍵基礎設施之一。該充電站將太陽能光伏發電、儲能系統與電動汽車充電功能融為一體，致力于打造清潔生產、高效儲能、低碳傳輸的能源一體化解決方案。其一，以太陽能光伏發電為主要能源來源，通過光電轉換技術將太陽光直接轉化為電能，實現電力生產零排放。這不僅有助于降低對傳統化石能源的依賴，還對滿足 “雙碳” 目標的減排要求意義重大。其二，儲能系統在該充電站中發揮著至關重要的作用。它能夠憑借高效的儲能與釋能能力，彌補太陽能發電間歇性、不穩定的短板，確保充電站在無陽光照射時仍能提供穩定可靠的電力保障。這種儲能技術在提升能源利用效率的同時，也增強了充電站的可靠性與可持續性。其三，電動汽車充電功能為新能源汽車提供了便捷的充電服務。用戶借助充電技術可在短時間內完成充電，既推動了更多人選用清潔能源交通工具，又提高了電動車的使用便利性。

2 光儲充一體化充電站建設的基本原則

2.1 技術可行性

建設光儲充一體化充電站，確保技術可行性是首要原則。在選擇太陽能光伏發電、儲能系統和電動車充電設備時，需對各種技術的成熟度、穩定性及可靠性進行評估。太陽能光伏技術需在不同區域光照條件下保持高效轉化，儲能系統應具備高效的儲能和釋能能力，而電動汽車充電技術則要滿足不同車型的充電需求。通過確保各種技術在實際運行中的可行性，充電站可為用戶提供持續可靠的清潔能源服務。

2.2 可持續性

建設光儲充一體化充電站，堅持可持續性原則同樣重要?？沙掷m性涵蓋綠色能源供應鏈、環境保護生態以及可持續發展的社會經濟等方面。在施工過程中，優先選用環保材料，以減少對環境的影響。同時，應與當地社區合作，在充電站的建設和運營過程中促進經濟發展，實現社會效益與經濟效益的統一，以達成可持續發展的目標。

3 基于 “雙碳” 目標的光儲充一體化充電站設計分析

3.1 電站電池選擇分析

在光儲充一體化充電站設計中，以 “雙碳” 目標為導向，選擇電站電池既是關鍵決策，也是保障系統高效運行與可持續發展的根本。首先，考慮電池化學成分對性能的影響，鋰離子電池以其高能量密度、長壽命和輕量化等優勢，成為首選。高能量密度意味著可在相對較小的體積內儲存更多能量，滿足充電站高峰期的能量需求。長壽命特性可降低更換和維護頻率，減少總體運行成本。輕量化設計則有助于充電站整體減重，提高安裝的靈活度與效率。其次，電站電池的循環使用壽命、充放電效率、安全性等也是重要考量因素。電池在實際運行中需經歷多次充放電周期，其循環使用壽命與系統穩定性直接相關。選擇循環使用壽命更長的電池類型，可降低更換電池的頻率，提升系統穩定性。

3.2 電池管理系統設計

電池管理系統在光儲充一體化充電站中的設計至關重要，它直接影響電池性能的發揮，與整個系統的安全可靠性緊密相關。首先，系統應具備全面監測電池組件狀態的能力，涵蓋溫度、電壓、充放電速率等關鍵參數。通過實時監控，系統可及時捕捉電池的實時數據，有助于發現潛在故障或異常情況。當監測到電池溫度升高或電壓異常時，系統可立即采取保護性措施，如停止充電或放電，以防止電池過壓等安全隱患。其次，電池管理系統需采用均衡充電技術，確保電池組內各單元的電荷水平保持一致。均衡充電技術可實現電荷在電池組各單元間的均勻分布，避免因某一單元充電過度而導致電池不均勻損耗，從而提高整體能效，延長電池續航能力，確保電池組件的長期穩定運行，提升系統的可靠性與可持續性。

3.3 能量管理系統設計

能量管理系統的設計在協調太陽能光伏發電、儲能系統與電動車充電功能之間的能量流動，實現穩定電力供應方面扮演著關鍵角色。首先，系統需實時監測和分析太陽能光伏發電產能，了解當前光伏發電系統的能量輸出情況。通過能量調度，在不同光照條件下靈活分配能量，充分利用陽光充足時的太陽能發電。其次，對儲能系統的智能控制是能量管理系統設計的重要方面。儲能系統在能量調度中起儲備和釋放能量的作用，在太陽能不足或電動汽車需求激增時，能迅速提供可靠的能量支持。能量管理系統對儲能系統的充放電過程進行智能控制，根據當前電網負荷及儲能狀態，確保在需要時快速供能，使充電站保持穩定供電。綜合來看，能量管理系統的設計需充分考慮光伏發電、儲能系統與電動汽車充電的協同運轉，具備智能調度、控制等功能。通過合理分配能量和智能控制儲能系統，光儲充一體化充電站能更好地適應不同用電條件，提高能效，實現清潔穩定的能源供給。

3.4 能力管理對策設計

在光儲充一體化充電站的設計中，能力管理對策的設計旨在確保充電站在電站規模擴大、使用需求增加的情況下仍能持續運營。首先，系統需具備良好的擴展性和靈活性，以適應未來能源需求的動態變化。采用電網互聯技術，可與電網實現智能對接，實時調節能源供給，在高峰時段或突發事件發生時，滿足用戶需求，靈活調配能源。其次，建立智能預測模型是能力管理的關鍵對策。通過分析電動車歷史數據、天氣預報以及使用方式等信息，對未來用電需求進行提前預測。這有助于充電站提前做好運行計劃，調整能源分配策略，適應氣象條件波動和電動汽車充電需求的不確定性，確保系統在各種情況下運行平穩，提供高效可靠的服務。

4 綜合能源服務建設模式分析

4.1 綜合能源服務分析

綜合能源服務作為一種以多能源互補與集成為核心的創新服務模式，致力于提供全方位的能源解決方案。涵蓋太陽能、儲能和電動汽車充電等多種能源形式，通過智能能源管理系統實現對這些能源的高效管理。太陽能作為清潔、可再生能源，與儲能系統和電動汽車充電相結合，形成高效的一體化能源服務系統。其核心目標是在能源市場不斷升級的背景下，降低成本、減少環境影響，為用戶提供高效、可靠、清潔的能源。這種服務模式具有靈活、全面的優點?？赏ㄟ^多種能源形式的整合，靈活應對電力需求的波動。例如，在太陽能產能豐富時，儲能系統可儲存多余能量以備不時之需，同時最大限度地利用太陽能發電。智能能源管理系統可實現對能源的智能調度，確保系統隨時提供穩定電力。此外，綜合能源服務的綜合化使用戶可在一個平臺上獲得多種能源服務，提高使用便捷性。

4.2 綜合能源服務發展前景

隨著清潔能源技術的不斷創新和成熟，綜合能源服務的發展前景廣闊。在 “雙碳” 目標的推動下，綜合能源服務有望在未來得到更廣泛的應用。這種服務模式不僅能為能源系統提供更高水平的整體智能化，還能為實現城市更智能的能源供應目標提供切實可行的解決方案。通過將太陽能、儲能和電動汽車充電等多種能源形式緊密融合，綜合能源服務可更好地適應未來能源需求的多樣性，構建更靈活的能源體系。尤其值得注意的是，隨著電動汽車需求的不斷增長，綜合能源服務將在電動汽車充電基礎設施方面發揮關鍵作用。將電動汽車充電功能集成到綜合能源服務中，可提升城市充電基礎設施水平，創造更便利的充電環境，促進電動汽車的普及，為綠色升級的城市交通體系提供有力支撐。

4.3 典型用戶用能特點分析

綜合能源服務的用戶群體具有一系列典型特征，這些特征直接影響服務模式的設計和推廣策略。一是用戶對清潔能源的認同度較高，積極追求低碳、環保的生活方式，選擇綜合能源服務的初衷是通過使用清潔能源為環境做貢獻。二是典型用戶通常擁有電動車，對電動車充電設施的便利性和可靠性要求較高。這要求一體化能源服務的設計充分考慮電動汽車充電場景，滿足用戶日常電動交通需求。三是用戶對智能管理能源的期望較高，希望通過科技手段提高能源利用效率，實現對能源的實時監控和優化調度。這需要一體化能源服務擁有智能能源管理系統，能夠實時響應用戶需求和不同能源形態的變化。典型用戶對服務的智能化和高度可控性需求明顯，將直接影響一體化能源服務的技術創新和系統設計。

5安科瑞微電網能量管理系統

Acrel-2000MG微電網能量管理系統能夠對微電網的源、網、荷、儲能系統、充電負荷進行實時監控、診斷告警、全景分析、有序管理和高級控制，滿足微電網運行監視全面化、安全分析智能化、調整控制前瞻化、全景分析動態化的需求，完成不同目標下光儲充資源之間的靈活互動與經濟優化運行，實現能源效益、經濟效益和環境效益。

5.1 主要功能

實時監測；

能耗分析；

智能預測；

協調控制；

經濟調度；

需求響應。

5.2 系統特點

平滑功率輸出，提升綠電使用率；

削峰填谷、谷電利用，提高經濟性；

降低充電設備對局部電網的沖擊；

降低站內配電變壓器容量；

實現源荷匹配效能。

5.3 相關控制策略

序號	系統組成	運行模式	控制邏輯
1	市電+負荷+儲能	峰谷套利	根據分時電價，設置晚上低價時段充電、白天高價時段放電，根據峰谷價差進行套利
2		需量控制	根據變壓器的容量設定值，判斷儲能的充放電，使得變壓器容量保持在設定容量值以下，降低需量電費
3		動態擴容	對于出現大功率的設備，且持續時間比較短時，可以通過控制儲能放電進行補充該部分的功率需求，
4		需求響應	根據電網調度的需求，在電網出現用電高峰時進行放電、在電網出現用電低谷時進行充電；
5		平抑波動	根據負荷的用電功率變化，進行充放電的控制，如功率變化率大于某個設定值，進行放電，主要用于降低電網沖擊
6		備用	當電網出現故障時，啟動儲能系統，對重要負荷進行供電，保證生產用電
7	市電+負荷+光伏	自發自用、余電上網	光伏發電優先供自己負荷使用，多余的電進行上網，不足的由市電補充
8		自發自用	主要針對光伏多發時，存在一個防逆流控制，調節光伏逆變器的功率輸出，讓變壓器的輸出功率接近為0
9	市電+負荷+光伏+儲能	自發自用	通過設置PCC點的功率值，系統控制PCC點功率穩定在設置值。在這種狀態下，系統處于自發自用的狀態下，即： 1）當分布式電源輸出功率大于負載功率時，不能完全被負載消耗時，增加負載或儲能系統充電。 2）當分布式電源輸出功率小于負載功率時，不夠負載消耗時，減少負載（或者調節充電功率）或者儲能系統對負載放電。
10		削峰填谷	1）根據用戶用電規律，設置峰值和谷值，當電網功率大于峰值時，儲能系統放電，以此來降低負荷高峰；當電網功率小于谷值時，儲能系統充電，以此來填補負荷低谷，使發電、用電趨于平衡。 2)根據分布式電源發電規律，設置峰值和谷值，當電網功率大于峰值時，儲能系統充電，以此來降低發電高峰；當電網功率小于谷值時，儲能系統放電，以此來填補發電低谷，使發電、用電趨于平衡。
11		需量控制	在光伏系統出力的情況下，如果負荷功率仍然超過設置的需量功率，則控制儲能系統出力，平抑超出需量部分的功率，增加系統的經濟性。
12		動態擴容	對于出現高負荷時，優先利用光儲系統對負荷進行供電，保證變壓器不超載
13		需求響應	根據電網調度的需求，在電網出現用電高峰時進行放電或者充電樁降功率或停止充電、在電網出現用電低谷時進行充電或者充電充電；
14		有序充電	在變壓器容量范圍內進行充電，如果充電功率接近變壓容量限值，優先控制光伏功率輸出或儲能進行放電，如果光儲仍不滿足充電需求，則進行降功率運行，直至切除部分充電樁（改變充電行為），對于充電樁的切除按照后充先切，先來后切的方式進行有序的充電。（有些是以充電時間與充電功率為控制變量，以充電費用或者峰谷差為目標）
15		經濟優化調度	對發電用進行預測，結合分時電價，以用電成本為目標進行策略制定
16		平抑波動	根據負荷的用電功率變化，進行充放電的控制，如功率變化率大于某個設定值，進行放電，主要用于降低電網沖擊
17		力調控制	跟蹤關口功率因數，控制儲能PCS連續調節無功功率輸出
18		電池維護策略	定期對電池進行一次100%DOD深充深放循環；通過系統下發指令，更改BMS的充滿和放空保護限值，以滿足100%DOD充放，系統按照正常調度策略運行
19		熱管理策略	基于電池的溫度，控制多臺空調的啟停

削峰填谷：配合儲能設備、低充高放

需量控制：能量儲存、充放電功率跟蹤

備用電源

柔性擴容：短期用電功率大于變壓器容量時，儲能快速放電，滿足負載用能要求

5.4 核心功能

1）多種協議

支持多種規約協議，包括：Modbus TCP/RTU、DL/T645-07/97、IEC60870-5-101/103/104、MQTT、CDT、三方協議定制等。

2）多種通訊方式

支持多種通信方式：串口、網口、WIFI、4G。

3）通信管理

提供通信通道配置、通信參數設定、通信運行監視和管理等。提供規約調試的工具，可監視收發原碼、報文解析、通道狀態等。

4）智能策略

系統支持自定義控制策略，如削峰填谷、需量控制、動態擴容、后備電源、平抑波動、有序充電、逆功率保護等策略，保障用戶的經濟性與安全性。

5）全量監控

覆蓋傳統EMS盲區，可接入多種協議和不同廠家設備實現統一監制，實現環境、安防、消防、視頻監控、電能質量、計量、繼電保護等多系統和設備的全量接入。

5.5 系統功能

系統主界面，包含微電網光伏、風電、儲能、充電樁及總體負荷情況，體現系統主接線圖、光伏信息、風電信息、儲能信息、充電樁信息、告警信息、收益、環境等。

儲能監控

系統綜合數據：電參量數據、充放電量數據、節能減排數據；

運行模式：峰谷模式、計劃曲線、需量控制等；

統計電量、收益等數據；

儲能系統功率曲線、充放電量對比圖，實時掌握儲能系統的整體運行水平。

光伏監控

光伏系統總出力情況

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，識別低效發電電站；

發電收益統計(補貼收益、并網收益)

輻照度/風力/環境溫濕度監測

并網電能質量監測及分析

光伏預測

以海量發電和環境數據為根源，以高精度數值氣象預報為基礎，采用多維度同構異質BP、LSTM神經網絡光功率預測方法。

時間分辨率：15min

超短期未來4h預測精度＞90%

短期未來72h預測精度＞80%

短期光伏功率預測

超短期光伏功率預測

數值天氣預報管理

誤差統計計算

實時數據管理

歷史數據管理

光伏功率預測數據人機界面

風電監控

風力發電系統總出力情況

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，識別低效發電電站；

發電收益統計(補貼收益、并網收益)

風力/風速/氣壓/環境溫濕度監測

并網電能質量監測及分析

充電樁系統

實時監測充電系統的充電電壓、電流、功率及各充電樁運行狀態；

統計各充電樁充電量、電費等；

針對異常信息進行故障告警；

根據用電負荷柔性調節充電功率。

電能質量

對整個系統范圍內的電能質量和電能可靠性狀況進行持續性的監測。如電壓諧波、電壓閃變、電壓不平衡等穩態數據和電壓暫升/暫降、電壓中斷暫態數據進行監測分析及錄波展示，并對電壓、電流瞬變進行監測。

5.6 設備選型

序號	名稱	圖片	型號	功能說明	使用場景
1	微機保護裝置		AM6、AM5SE	110kv及以下電壓等級線路、主變、電動機、電容器、母聯等回路保護、測控裝置	110kV、35kV、10kV
2	電能質量在線監測裝置		APView500	集諧波分析/波形采樣/電壓閃變監測/電壓不平衡度監測、電壓暫降/暫升/短時中斷等暫態監測、事件記錄、測量控制等功能為一體，滿足A級電能質量評估標準，能夠滿足110kv及以下供電系統電能質量監測的要求	110kV、35kV、10kV、0.4kV
3	防孤島保護裝置		AM5SE-IS	防止分布式電源并網發電系統非計劃持續孤島運行的繼電保護措施，防止電網出現孤島效應。裝置具有低電壓保護、過電壓保護、高頻保護、低頻保護、逆功率保護、檢同期、有壓合閘等保護功能	110kV、35kV、10kV、0.4kV
4	多功能儀表		APM520	全電力參數測量、復費率電能計量、四象限電能計量、諧波分析以及電能監測和考核管理。 接口功能：帶有RS485/MODBUS協議	并網柜、進線柜、母聯柜以及重要回路
5	多功能儀表		AEM96	具有全電量測量，諧波畸變率、分時電能統計，開關量輸入輸出，模擬量輸入輸出。	主要用于電能計量和監測
6	電動汽車充電樁		AEV200-DC60S AEV200-DC80D AEV200-DC120S AEV200-DC160S	輸出功率160/120/80/60kW直流充電樁，滿足快速充電的需要。	充電樁運營和充電控制
7	輸入輸出模塊		ARTU100-KJ8	可采集8路開關量信號，提供8路繼電器輸出	信號采集和控制輸出
8	智能網關		ANet-2E4SM	邊緣計算網關，嵌入式linux系統，網絡通訊方式具有Socket方式，支持XML格式壓縮上傳，提供AES加密及MD5身份認證等安全需求，支持斷點續傳，支持Modbus、Modbus TCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、101、103、104協議	電能、環境等數據采集、轉換和邏輯判斷

6結語

光儲充一體化充電站應用綜合能源服務建設模式意義重大。清潔、高效、可靠的能源服務可以通過對電池、管理系統系統的全面優化來實現。未來,綜合能源服務將隨著清潔能源技術的不斷創新而進一步成熟和普及,為中國提供可行的解決方案,以達到碳中和目標,促進新能源運輸的普及。一體化的能源服務建設模式將成為為建設綠色智能社會提供堅實支撐的新能源基礎設施的重要組成部分。

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審核編輯 黃宇