摘要 ：在“雙碳”目標推動下，光伏電站作為清潔能源核心應用場景，其間歇性、波動性問題成為制約并網(wǎng)消納與供電穩(wěn)定性的關鍵瓶頸。儲能系統(tǒng)（ESS）的引入，可通過“削峰填谷”“平滑出力”“備用支撐”等功能，有效彌補光伏出力缺陷，而電池容量的優(yōu)化配置與源儲協(xié)調(diào)控制策略，則是決定儲能型光伏電站經(jīng)濟性、可靠性與運行效率的核心環(huán)節(jié)。

關鍵詞：光伏電站；電池容量優(yōu)化；協(xié)調(diào)控制；安科瑞丁一187+6159=9093。

1.儲能型光伏電站結(jié)構(gòu)設計

儲能型光伏電站結(jié)構(gòu)設計以“發(fā)電-儲電-控電-并網(wǎng)”全鏈路協(xié)同為核心，構(gòu)建起適配清潔能源有效利用的一體化架構(gòu)，其設計需在功能實現(xiàn)、安全防護與經(jīng)濟收益間達成動態(tài)平衡。從整體布局來看，系統(tǒng)以光伏發(fā)電子系統(tǒng)與儲能子系統(tǒng)為核心支撐，輔以控制調(diào)度、配電并網(wǎng)及輔助設施，形成緊密聯(lián)動的運轉(zhuǎn)體系。?

光伏發(fā)電子系統(tǒng)作為能量源頭，其結(jié)構(gòu)設計需結(jié)合電站選址的輻照強度、地形條件優(yōu)化組件布——地面集中式電站常采用固定傾角支架，搭配集中式逆變器實現(xiàn)大規(guī)模電能轉(zhuǎn)換；分布式電站則適配屋頂、停車場等場景，選用輕量化組串式逆變器，靈活匹配分散的組件陣列。而儲能子系統(tǒng)作為“能量緩沖器”，結(jié)構(gòu)設計圍繞安全性與可靠性展開：電化學儲能多采用集裝箱式電池艙，艙內(nèi)劃分獨立電池簇隔艙，配備溫度傳感器、煙霧探測器及七氟丙烷滅火系統(tǒng)，同時通過液冷或風冷系統(tǒng)將電池工作溫度控制在 15-35℃，避免熱失控風險；儲能變流器（PCS）則需與光伏逆變器功率匹配，確?？焖夙憫夥隽Σ▌?，實現(xiàn)電能的有效存儲與釋放。?

控制調(diào)度子系統(tǒng)是結(jié)構(gòu)設計的“智慧大腦”，能量管理系統(tǒng)（EMS）通過采集光伏出力預測數(shù)據(jù)、電網(wǎng)負荷需求及電池 SOC（荷電狀態(tài)）信息，制定動態(tài)充放電策略——例如峰谷電價場景下，低谷時段控制儲能充電，高峰時段釋放電能賺取價差；并網(wǎng)場景中，實時調(diào)整功率輸出以滿足電網(wǎng)調(diào)頻調(diào)壓要求。配電并網(wǎng)子系統(tǒng)則承擔電能傳輸與安全保障職能，變壓器容量需匹配光伏與儲能總裝機功率，同時設置防雷接地裝置、過流保護開關，避免雷擊或過載損壞設備。?

此外，輔助設施子系統(tǒng)的設計不可忽視：地面電站需規(guī)劃寬≥1.2m 的運維通道，便于設備檢修；沿?；蚋唢L地區(qū)的支架采用抗風等級≥15 級的加強型鋼結(jié)構(gòu)，儲能集裝箱通過錨栓固定防止傾覆；高海拔地區(qū)則對逆變器、PCS 進行高原適配，確保惡劣環(huán)境下系統(tǒng)穩(wěn)定運行。整體而言，儲能型光伏電站結(jié)構(gòu)設計需打破“光伏與儲能簡單疊加”的模式，通過各子系統(tǒng)的深度協(xié)同，實現(xiàn)“安全儲電、有效用能、靈活并網(wǎng)”的核心目標，為新型電力系統(tǒng)提供可靠的硬件支撐。

2.光伏儲電站容量優(yōu)化配置

光伏儲電站容量優(yōu)化配置是平衡電站經(jīng)濟性、可靠性與功能性的關鍵環(huán)節(jié)，需圍繞“供需匹配、成本可控、效率更優(yōu)”原則，結(jié)合電站應用場景、資源條件與運行目標，構(gòu)建多維度優(yōu)化體系，避免“容量過剩浪費成本”或“容量不足無法滿足需求”的問題。

從核心影響因素來看，首先需準確匹配光伏出力特性與負荷需求—— 通過分析電站所在區(qū)域的歷史輻照數(shù)據(jù)，確定光伏組件的理論裝機容量，同時結(jié)合用戶負荷曲線，計算光伏出力與負荷的 “差值區(qū)間”：當光伏出力大于負荷時，多余電能需由儲能吸收，避免棄光；當光伏出力小于負荷時，需由儲能釋放電能補充缺口，保障供電連續(xù)。?

經(jīng)濟性約束是容量優(yōu)化的另一重要維度，需以“節(jié)省全生命周期成本”為目標，綜合考量初始投資、運維成本與收益回報。初始投資中，光伏組件成本與儲能電池成本是核心，需避免盲目追求大容量導致投資回收期過長；運維成本需計入電池更換、設備檢修等費用；收益則包括光伏發(fā)電自用節(jié)省的電費、余電上網(wǎng)收益、峰谷電價差套利收益及電網(wǎng)輔助服務收益。通過建立經(jīng)濟性測算模型，可得出經(jīng)濟型容量配置。

不同應用場景下，容量優(yōu)化配置策略存在顯著差異。集中式并網(wǎng)光伏儲電站，需結(jié)合電網(wǎng)接納能力確定容量——若電網(wǎng)對光伏出力波動限制嚴格，需配置 “短時高功率” 儲能，用于平抑出力波動；若目標是參與電網(wǎng)調(diào)峰，需根據(jù)電網(wǎng)調(diào)峰需求，配置“長時大容量”儲能。分布式光伏儲電站，優(yōu)先采用“自發(fā)自用、余電儲能 模式，儲能容量按“日均光伏盈余電量 ×1.2”配置，確保多余電能存儲，減少電網(wǎng)購電。離網(wǎng)光伏儲電站，需按“惡劣天氣備用時長”配置儲能容量，例如連續(xù)陰雨天氣的日均負荷總量，疊加20%備用容量，避免供電中斷。?

此外，技術特性約束也需納入優(yōu)化考量。光伏逆變器與儲能變流器（PCS）的功率需與光伏、儲能容量匹配。同時，結(jié)合光伏出力預測精度，預留一定容量應對預測偏差，確保系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。

綜上，光伏儲電站容量優(yōu)化配置需融合“數(shù)據(jù)測算、場景適配、成本收益平衡”，通過準確分析供需特性、量化經(jīng)濟指標、結(jié)合技術約束，制定個性化配置方案，既保障電站功能實現(xiàn)，又提升投資效益，為光伏儲電站的有效、經(jīng)濟運行提供基礎支撐。

3.光伏與儲能系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制

光伏與儲能系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制，核心是通過實時調(diào)控光伏逆變器與儲能變流器，平衡供電穩(wěn)定、能源效率與經(jīng)濟收益三大目標。以安全為首要前提，實時監(jiān)測光伏出力、儲能SOC及電網(wǎng)參數(shù)，毫秒級響應平抑光伏波動、避免電池過充過放；再通過“光伏直供+余電儲能”優(yōu)化效率，減少能量損耗；并網(wǎng)場景可結(jié)合峰谷電價，低谷儲電、高峰放電套利。技術上以實時反饋應對突發(fā)工況，結(jié)合短期預測提前規(guī)劃充放電；集中式電站優(yōu)先響應電網(wǎng)指令，分布式側(cè)重自發(fā)自用，離網(wǎng)場景保障關鍵負荷供電，實現(xiàn)光儲有效協(xié)同，破解光伏間歇性難題。

4.安科瑞智慧能源管理平臺

4.1安科瑞智慧能源管理平臺

AcrelEMS智慧能源管理平臺是針對企業(yè)微電網(wǎng)的能效管理平臺，對企業(yè)微電網(wǎng)分布式電源、市政電源、儲能系統(tǒng)、充電設施以及各類交直流負荷的運行狀態(tài)實時監(jiān)視、智能預測、動態(tài)調(diào)配，優(yōu)化策略，診斷告警，可調(diào)度源荷有序互動、能源全景分析，滿足企業(yè)微電網(wǎng)能效管理數(shù)字化、安全分析智能化、調(diào)整控制動態(tài)化、全景分析可視化的需求，完成不同策略下光儲充資源之間的靈活互動與經(jīng)濟運行，為用戶降低能源成本，提高微電網(wǎng)運行效率。AcrelEMS智慧能源管理平臺可以接受虛擬電廠的調(diào)度指令和需求響應，是虛擬電廠平臺的企業(yè)級子系統(tǒng)。

圖1 AcrelEMS 智慧能源管理平臺主界面

4.2平臺結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)覆蓋企業(yè)微電網(wǎng)“源-網(wǎng)-荷-儲-充”各環(huán)節(jié)，通過智能網(wǎng)關采集測控裝置、光伏、儲能、充電樁、常規(guī)負荷數(shù)據(jù)，根據(jù)負荷變化和電網(wǎng)調(diào)度進行優(yōu)化控制，促進新能源消納的同時降低對電網(wǎng)的至大需量，使之運行安全。

圖2 AcrelEMS 智慧能源管理平臺結(jié)構(gòu)

4.3平臺功能

4.3.1.能源數(shù)字化展示

通過展示大屏實時顯示市電、光伏、風電、儲能、充電樁以及其它負荷數(shù)據(jù)，快速了解能源運行情況。

4.3.2.優(yōu)化控制

直觀顯示能源生產(chǎn)及流向，包括市電、光伏、儲能充電及消耗過程，通過優(yōu)化控制儲能和可控負載提升新能源消納，削峰填谷，平滑系統(tǒng)出力，并顯示優(yōu)化前和優(yōu)化后能源曲線對比等。

4.3.3.智能預測

結(jié)合氣象數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)對光伏、風力發(fā)電功率和負荷功率進行預測，并與實際功率進行對比分析，通過儲能系統(tǒng)和負荷控制實現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度，降低需量和用電成本。

4.3.4.能耗分析

采集企業(yè)電、水、天然氣、冷/熱量等各種能源介質(zhì)消耗量，進行同環(huán)比比較，顯示能源流向，能耗對標，并折算標煤或碳排放等。

4.3.5.有序充電

系統(tǒng)支持接入交直流充電樁，并根據(jù)企業(yè)負荷和變壓器容量，并和變壓器負荷率進行聯(lián)動控制，引導用戶有序充電，保障企業(yè)微電網(wǎng)運行安全。

4.3.6.運維巡檢

系統(tǒng)支持任務管理、巡檢/缺陷/消警/搶修記錄以及通知工單管理，并通過北斗定位跟蹤運維人員軌跡，實現(xiàn)運維流程閉環(huán)管理。

4.4設備選型

除了智慧能源管理平臺外，還具備現(xiàn)場傳感器、智能網(wǎng)關等設備，組成了完整的“云-邊-端”能源數(shù)字化體系，具體包括高低壓配電綜合保護和監(jiān)測產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、電能質(zhì)量治理、照明控制、充電樁、電氣消防類解決方案等，可以為虛擬電廠企業(yè)級的能源管理系統(tǒng)提供一站式服務能力。

安科瑞系統(tǒng)解決方案還包含電力運維云平臺、能源綜合計費管理平臺、環(huán)保用電監(jiān)管云平臺、充電樁運營管理云平臺、智慧消防云平臺、電力監(jiān)控系統(tǒng)、微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)、智能照明控制系統(tǒng)、電能質(zhì)量治理系統(tǒng)、電氣消防系統(tǒng)、隔離電源絕緣監(jiān)測系統(tǒng)等系統(tǒng)解決方案，覆蓋企業(yè)微電網(wǎng)各個環(huán)節(jié)，打造準確感知、邊緣智能、智慧運行的企業(yè)微電網(wǎng)智慧能源管理系統(tǒng)。

5.結(jié)論

安科瑞儲能型光伏電站的電池容量優(yōu)化與協(xié)調(diào)控制，是電站有效安全運行的關鍵。容量配置上，結(jié)合區(qū)域光伏特性、負荷類型與經(jīng)濟性，適配并網(wǎng)/離網(wǎng)場景需求，兼顧電池技術特性，避免容量浪費或不足；協(xié)調(diào)控制以“安全、效率、收益”為目標，實時調(diào)控光儲設備，平抑波動、防過充過放，結(jié)合電價策略與電站類型差異化調(diào)度，破解光伏間歇性問題，實現(xiàn)電站綜合效能良好。

審核編輯 黃宇