光储充检放一体化充电站在配电网中的应用

光储充检放一体化充电站在配电网中的应用

李天锡

海南电网有限责任公司海口供电局， 海南 海口  570000

摘要：为了缓解环境污染和能源危机，电动汽车和分布式能源得到了快速发展和社会的广泛认可。这些分布式能源特别是光伏发电并入配电网，具有很强的随机性，会对配电网的电能质量、谐波和潮流产生一定的影响。此外，电动汽车充电站的建设也会对配电网产生一定的影响。为了避免或减少这种情况对配电网的不利影响，有必要加强对光储充检放一体化充电站的研究。

关键词：电动汽车；光储充检放一体化：充电站：配电网；

现阶段环境问题和能源问题受到了人们的广泛关注。为了更好地实现可持续性发展，国家十分重视对清洁能源和相关产品的使用。作为提供电动汽车能源的场所，光储充检放一体化充电站在研发与建设中不断发展。

一、充电系统

充电系统主要包括Dc／Dc的充电相应模块、分配功率的控制器、充电的单元、对充电能量的控制器以及保护性电器等部分。该方案的充电系统通过集中式整流器提供DC800 V的直流电。使用1台标准式500 kw整流单元的输出能够和5个120kw的电单元相接，每1个充电的单元和1路充电的终端输入对应，并且直流变换的充电模块按照电压平台可以分作200 v～750 v、500 V～l 000 V的2种类型，可以对近期和远期车辆的充电平台的需求。各个充电单元由4个30 kw的直流转换充电的模块以并联方式组成，从而实现对200 v～750 v的输出电压范围进行调节、以及对500v～750 v范围内恒功率的输出进行有效控制。该系统主要采取直流母线的拓扑形式方案，分作前后两级功率转变。在前级部分AC／DC的单元中，选择集中式的PwM(脉冲宽度的调制)整流器，把380 V的交流电转变成具有稳定性的土0_4 kV直流电，从而向直流母线实施供电；在后级部分Dc，Dc的单元中，选择高频隔离的变换器，把±0．4 kv的直流电转换为电动汽车蓄电池在充电中所需200 v～750 v和500 V～1 000 V的交流电，并按照车辆充电的需求和整流负荷的控制的具体要求，将最大安全的负荷作为约束性条件，对多路充电接口内输出的功率实施动态分配，达到有序充电的目的。这样不仅能够确保用户充电的需求，而且能够使集群充电的负荷控制处于整流配电的容量安全范围内。借助直流母线向光伏发电的间歇电源、储能电池的系统、整流负荷与充电负荷等接人，实现协同操作的目的。另外，系统按照采集的用户、车辆以及电网等信息，结合车联网的平台内峰谷用电的调控指令信息，能够对充电负荷以及常规负荷的用电周期和时段进行平衡调节，对用电的高峰期的充电负荷进行限制，防止出现峰上加峰的情况，保证电网的安全性。充电计费的控制主要包括2类模式。1)以集中计费的控制方案为基础，群控充电的单元内多个充电终端使用同一计费控制的单元。在充电终端没有操作的界面，则用户借助e充电的App，对充电终端所固定的二维码扫描就能够完成充电的支付。2)以独立计费的控制方案为基础，对群控充电的单元内每个充电的终端都进行1个计费的控制单元设置，且具有CPU卡的读卡器、用户操作的屏幕，其充电不仅满足充电卡的支付，而且用户可以使用e充电的App，通过动态的二维码完成用户账号的支付等功能。该集群控制的充电系统借助计费控制的单元和车联网的平台接人，对充电设备的状态信息、充电监控和交易的数据实施上传，并对平台的交互指令进行接收。

二、储能系统和放电

该储能系统包括500 kW的PCS(储能的变流器)1套、电池的管理系统、电池箱和电池架等部分。在该方案中，选用磷酸铁锂的电池，单体是3．2 V／50 Ah的规格，并且每簇电池在簇成组中是6并联216串联动的方式，额定的电压是691．2 V，其单簇的电池组的电压范围在540 v～777．6 v。在该方案中，储能系统共有5簇，并且每簇有216串，采取300 Ah单体的电池，一共需要180块300 Ah容量电池的单元，该电池标称达到1 036．8 Mwh的总容量。对储能的变流器，按照模块化理念设计，使用一级变换的拓扑，使用5个100 kW的双向式DC／DC变流器的模块，在直流侧分作5支路，并且每个支路和1簇电池连接，电池的电压为500V～780 V。当储能装置处在放电的模式时，两双向变换电路Buck、Boost均在Boost的工作模式下工作。2个储能装置都采取恒压限流放电的方式。在其放电的过程中，对它们端电压的大小实时监测，避免储能装置出现过放。对储能装置放电的控制通过双闭环的控制策略实现。通过对外环的电压环的控制实现稳定母线电压，通过对电流内环的控制确保系统响应的速度且防止出现过放。如果发生负载的突变现象，由于超级电容的响应速度十分快，那么利用它进行较大电流的输出，蓄电池借助限幅器对较小电流输出。

三、电池检测系统

在电池检测的单元中，对12只单体内电池的电压和温度等相关信息进行检测，每簇电池内包括18个电池检测的单元；在每簇电池内，1个电池组的管理系统和18个电池检测的单元进行通信，实现对电池组的实时性监控；每5簇电池和一电池系统的管理单元对应，并且分别与BcMu(电池组的管理系统)借助RS485实施通信，1个BAMS和5个BcMu进行通信，以1路的cAN设备和储能的变流器实现通信，1路的以太网和网络的交换机实现通信。

四、光伏系统

1.在该项目中，100 kw的光伏系统和储能系统以及充电系统共同组成光储充电站，所发的电能参与到能量的调度中，从而充分发挥光伏发电站的作用。光伏系统包括光伏的组件、电缆、支架和光伏的逆变器等，设备都在站内的屋顶安装，并从光伏的逆变器以及其交流侧接人配电柜[6]。该光伏系统的容量是100 kwp，选择265 Wp的光伏组件且用23块组件串联为1路，一共16路，直接接人到光伏的逆变器其直流的输人侧区域，光伏的逆变器选择2台50 kw的变流器，其光伏的组件选用265 wp的多晶硅式光伏的组件，呈现高功率的输出和优异性弱光发电的性能特点。

2.监控系统。该系统具有完善的电池管理的功能、丰富的外部通信的接口，能够实现对光伏的系统、储能的系统以及充电的系统等设备运行的状态实时化监控，涉及对储能的电站中电池的单体部分、电池的模组部分、电池簇和电池堆等信息的实时化采集、监视、智能化维护、管理优化以及信息查询等。在界面设计中，主接线图主要对储能公共的快充站内主要设备电气联系和各点实时化信息进行显示，涉及有功和无功的功率、电压、电流、频率和各开关分合的状态等；并在储电站的综合监视和统计界面中，显示了储能系统内电气联系和运行的信息、充放电的实时性功率等；储能系统Pcs的运行监控显示了Pcs的运行数据信息，包括子单元的有功和无功功率、sOc等信息；在对电池簇、电池堆和运行监视的界面中，显示了各电池簇实际运行的信息，包括电压、电流和温度等信息；在对电池单体的运行监视中，显示了各电池的单体运行的信息，包括状态、温度和电压等；在对通信状态的监视中，显示了各设备通信的网络联系和通信状态等信息。该项目内有100 kw的光伏系统部分，增加了1套对光伏功率的预测性系统。该系统预先在一定的时间段内对光伏的发电站有功功率进行分析与预报，并且借助光伏系统发电预测的模型，对未来的15 min～4 h时间段内发电的功率、未来72 h时间内发电的功率等进行预测。

3.展示系统。为了体现储能、光伏和充电机等运行的情况以及效果进行体现，将通过大屏幕形式对其进行展示。该系统展示的内容包括总体展示的内容和针对性显示的内容。

总之，光储充检放一体化充电站为电动汽车的使用提供了全面、有效的服务，对其在配电网中的应用进行研究，希望对相关项目建设提供帮助。由于该技术具有巨大的发展前景，因此需要对该技术进行不断研究。

参考文献：

[1]张平．光储充一体化电站关键技术设计．2019.

[2]吴智勇．关于光储充检放一体化充电站在配电网中的应用.2021.