屋頂分布式光伏電站，憑借其獨特的優勢，成為了光伏發電的重要應用形式。然而，光伏發電存在一定的不穩定性，如光照強度和天氣條件的影響，使得光伏發電量波動較大。為解決這一問題，光儲一體化技術應運而生。光儲一體化技術通過將光伏發電與儲能系統相結合，實現了光伏發電量的平滑輸出，提高了系統穩定性和可靠性，拓寬了光伏發電的應用領域。

一、系統總體框架

基于光儲一體化的屋頂分布式光伏電站的系統總體框架，主要包括光伏陣列與逆變器、儲能系統、電力調度與能量管理系統。

光伏陣列：這是系統的核心部分，主要負責將太陽能轉化為直流電能。光伏陣列的選型和設計應考慮光伏組件的性能、成本和可靠性等因素，并根據不同的應用需求來選取合適的光伏陣列。光伏組件的性能直接影響整個系統的發電效率，常見的光伏組件類型包括晶硅太陽能電池組件（如單晶硅、多晶硅）和薄膜太陽能電池組件等。

逆變器：負責將光伏陣列產生的直流電能轉換為交流電能，供電網或負載使用。逆變器的性能和控制策略對整個系統的效率和穩定性具有重要影響。目前市場上主要有集中式逆變器、組串式逆變器和微逆變器等不同類型，在選擇時應根據系統規模、組件特性、安裝條件等因素綜合考慮。

儲能系統：負責在光伏發電不足以滿足負載需求時向負載供電，以及在光伏發電過剩時儲存電能。儲能系統的容量設計需要充分考慮光伏發電量的波動性、負載需求以及系統成本等因素。常見的儲能技術包括鋰離子電池、釩液流電池等，在選擇時應考慮儲能設備的性能、成本、壽命和安全性等因素。

電力調度與能量管理系統：根據負載需求和光伏發電情況，實現對光伏發電和儲能系統的協調控制。該系統需要實時監測光伏發電量、儲能系統狀態和負載需求，制定合理的調度策略，以實現光伏發電量的平滑輸出和提高系統的穩定性。

二、關鍵技術

光伏組件選型與設計：應充分考慮組件的性能參數、成本、可靠性和壽命等因素，并根據屋頂的具體條件和需求，設計合理的光伏陣列布局，使系統在不同光照條件下實現大發電量。

逆變器技術：逆變器的選型和控制策略對系統性能至關重要。應選用具有高效率、大功率點追蹤（MPPT）算法和保護功能的逆變器，以適應不同光照條件下的運行。

儲能系統技術：儲能系統的性能和設計直接影響系統的穩定性和可靠性。應合理選擇儲能類型、容量和設計控制策略，以確保系統在不同光照和負載條件下的穩定運行。

電力調度與能量管理策略：應根據實際負載需求、光伏發電情況和儲能系統狀態進行動態調整，以實現系統的穩定運行和高效發電。典型的調度策略包括峰谷平滑、優先滿足負載需求、充放電策略優化等。

屋頂結構優化與安全性設計：在設計過程中，應充分考慮屋頂承重能力、結構形式、安裝方式、防雷、防火、防風等因素，以確保屋頂分布式光伏電站的穩定運行和延長系統壽命。

三、實際應用案例

以某大型商業綜合體為例，該綜合體屋頂面積約為5000平方米。為提高能源利用效率并降低電力成本，在屋頂安裝光儲一體化分布式光伏電站。該項目的設計目標是滿足商業綜合體約60%的日常用電需求。

根據屋頂面積和業主需求，選取相應的硬件：選用LONGiSolarLR6-72HPH450W單晶硅組件作為光伏組件，共計560片，總裝機容量為252kWp；選用SungrowSG110CX三相組串式逆變器，共計2臺，總容量為220kW；選用CATLLFP鋰離子電池作為儲能系統，儲能容量為300kWh。

在實施過程中，光伏組件按照南傾角20°布置在屋頂，以大化發電量。同時，逆變器和儲能系統安裝在屋頂附近的機房內，以減小線路損耗。

經過一年的運行，該光伏電站的發電量達到了約305MWh，滿足了預期目標。儲能系統在日間將光伏發電的剩余電量儲存起來，夜間釋放，使商業綜合體在用電高峰期能夠實現峰谷平滑。該項目的總投資約為150萬元人民幣，經過一年的運行，節省了約18萬元的電費支出。同時，根據當地政府的補貼政策，項目每年還可獲得約7萬元的補貼收入。綜合考慮，該項目的投資回收期約為6年，具有較好的經濟效益。

4.安科瑞Acrel-2000MG微電網能量管理系統

4.1概述

Acrel-2000MG儲能能量管理系統是安科瑞專門針對工商業儲能電站研制的本地化能量管理系統，可實現了儲能電站的數據采集、數據處理、數據存儲、數據查詢與分析、可視化監控、報警管理、統計報表、策略管理、歷史曲線等功能。其中策略管理，支持多種控制策略選擇，包含計劃曲線、削峰填谷、需量控制、防逆流等。該系統不僅可以實現下級各儲能單元的統一監控和管理，還可以實現與上級調度系統和云平臺的數據通訊與交互，既能接受上級調度指令，又可以滿足遠程監控與運維，確保儲能系統安全、穩定、可靠、經濟運行。

4.2應用場景

適用于工商業儲能電站、新能源配儲電站。

4.3系統結構

4.4系統功能

（1）實時監管

對微電網的運行進行實時監管，包含市電、光伏、風電、儲能、充電樁及用電負荷，同時也包括收益數據、天氣狀況、節能減排等信息。

（2）智能監控

對系統環境、光伏組件、光伏逆變器、風電控制逆變一體機、儲能電池、儲能變流器、用電設備等進行實時監測，掌握微電網系統的運行狀況。

（3）功率預測

對分布式發電系統進行短期、超短期發電功率預測，并展示合格率及誤差分析。

（4）電能質量

實現整個微電網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）可視化運行

實現微電網無人值守，實現數字化、智能化、便捷化管理;對重要負荷與設備進行不間斷監控。

（6）優化控制

通過分析歷史用電數據、天氣條件對負荷進行功率預測，并結合分布式電源出力與儲能狀態，實現經濟優化調度，以降低尖峰或者高峰時刻的用電量，降低企業綜合用電成本。

（7）收益分析

用戶可以查看光伏、儲能、充電樁三部分的每天電量和收益數據，同時可以切換年報查看每個月的電量和收益。

（8）能源分析

通過分析光伏、風電、儲能設備的發電效率、轉化效率，用于評估設備性能與狀態。

（9）策略配置

微電網配置主要對微電網系統組成、基礎參數、運行策略及統計值進行設置。其中策略包含計劃曲線、削峰填谷、需量控制、新能源消納、逆功率控制等。

5.硬件及其配套產品

	內部設備的數據采集與監控，由通信管理機、工業平板電腦、串口服務器、遙信模塊及相關通信輔件組成。 數據采集、上傳及轉發至服務器及協同控制裝置 策略控制:計劃曲線、需量控制、削峰填谷、備用電源等
2	顯示器	25.1英寸液晶顯示器		系統軟件顯示載體
3	UPS電源	UPS2000-A-2-KTTS		為監控主機提供后備電源
4	打印機	HP108AA4		用以打印操作記錄，參數修改記錄、參數越限、復限，系統事故，設備故障，保護運行等記錄，以召喚打印為主要方式
5	音箱	R19U		播放報警事件信息
6	工業網絡交換機	D-LINKDES-1016A16		提供16口百兆工業網絡交換機解決了通信實時性、網絡安全性、本質安全與安全防爆技術等技術問題
7	GPS時鐘	ATS1200GB		利用gps同步衛星信號，接收1pps和串口時間信息，將本地的時鐘和gps衛星上面的時間進行同步
8	交流計量電表	AMC96L-E4/KC		電力參數測量(如單相或者三相的電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率,頻率、功率因數等)、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。多種外圍接口功能:帶有RS485/MODBUS-RTU協議:帶開關量輸入和繼電器輸出可實現斷路器開關的"遜信“和“遙控”的功能
9	直流計量電表	PZ96L-DE		可測量直流系統中的電壓、電流、功率、正向與反向電能。可帶RS485通訊接口、模擬量數據轉換、開關量輸入/輸出等功能
10	電能質量監測	APView500		實時監測電壓偏差、頻率俯差、三相電壓不平衡、電壓波動和閃變、諾波等電能質量，記錄各類電能質量事件,定位擾動源。
11	防孤島裝置	AM5SE-IS		防孤島保護裝置，當外部電網停電后斷開和電網連接
12	箱變測控裝置	AM6-PWC		置針對光伏、風能、儲能升壓變不同要求研發的集保護，測控，通訊一體化裝置，具備保護、通信管理機功能、環網交換機功能的測控裝置
13	通信管理機	ANet-2E851		能夠根據不同的采集規的進行水表、氣表、電表、微機保護等設備終端的數據果集匯總: 提供規約轉換、透明轉發、數據加密壓縮、數據轉換、邊緣計算等多項功能:實時多任務并行處理數據采集和數據轉發，可多鏈路上送平臺據:
14	串口服務器	Aport		功能:轉換“輔助系統"的狀態數據，反饋到能量管理系統中。 1)空調的開關，調溫，及完全斷電(二次開關實現) 2)上傳配電柜各個空開信號 3)上傳UPS內部電量信息等 4)接入電表、BSMU等設備
15	遙信模塊	ARTU-K16		1)反饋各個設備狀態，將相關數據到串口服務器:讀消防VO信號，并轉發給到上層(關機、事件上報等) 2)采集水浸傳感器信息，并轉發 3)給到上層(水浸信號事件上報) 4)讀取門禁程傳感器信息，并轉發

五、結論

基于光儲一體化的屋頂分布式光伏電站設計通過合理選擇和配置光伏組件、逆變器、儲能系統和電力調度與能量管理系統等關鍵設備和技術，實現了對太陽能的有效利用和系統的穩定運行。實際應用案例表明，該設計方案具有較高的經濟效益和社會效益，為光伏發電的廣泛應用提供了可行的解決方案。隨著技術的不斷進步和成本的進一步降低，光儲一體化的屋頂分布式光伏電站將具有更廣闊的發展前景。

審核編輯 黃宇