光储充一体化电站储能装置容量配置的研究

光储充一体化电站概述光储充一体化电站由光伏发电系统、储能系统、充电系统，以及必要的能量管理系统和调度监控系统组成，形成了一套具有多种工作模式的智能微电网系统。光伏发电系统是利用光伏电池的光生伏特效应，将太阳辐射能直接转换成电能的发电系统；储能系统是采用电化学电池作为储能元件，可进行电能存储、转换和释放的系统；充电系统是由充电设备、充电电缆及相关辅助设备组成的系统。某市光储充一体化电站现状及需求分析>>>>

一体化电站的概况某市一体化电站现有光伏发电和充电桩充电两个系统，为实现充电站对电网削峰填谷和光伏发电就地消纳的目标，拟在本一体化电站基础上增设储能装置系统。一体化电站共有停车位96个。光伏发电系统：受场地限制，其中有65个车位可设置光伏车棚，光伏车棚的面积约为890m2，装机容量169kW，第一年的年发电量约为18.5万kWh。充电系统：新能源充电车位24个，共设置12个120kW一体式直流快充桩（双枪），设置1台1250kVA的变压器，第一年的年充电量124.9万kWh。>>>>

一体化电站光伏系统的日发电量及充电桩充电系统的日充电量曲线分析>>

选取全年中两天进行光伏系统的日发电量分析所选取的典型日1光伏日发电量较低，处于全年较低水平，如图1所示；所选取的典型日2光伏日发电量较高，处于全年较高水平，如图2所示。通过图1、图2可知，不同日的发电总量和不同时段的发电量变化均较大。典型日1的日发电量为120kWh，典型日2的日发电量为681kWh；虽光伏系统的日发电总量受天气、季节变化影响，但每日发电量的时段主要集中在9:00－17:00，9:00－12:00发电量约占全天发电量的30%，12:00－17:00发电量约占全天发电量的65%。>>

选取全年中两天进行充电桩充电系统的日充电量分析所选取的典型日1充电桩充电量较高，处于全年较高水平，如图3所示；所选取的典型日2充电桩充电量较低，处于全年较低水平，如图4所示。通过图3、图4可知，不同日的充电总量和不同时段的充电量变化均较大。典型日1的日充电量为6358kWh，典型日2的日充电量为2395kWh；虽充电桩的日充电总量不同，但每日在不同时段占全天充电量比例接近，如表1所示。>>>>

一体化电站光伏系统的日发电量消纳分析（如表2、表3所示）通过表2、表3中数据可知，本一体化电站选取全年其中两天的光伏发电均达到就地消纳的目的，而充电桩的充电量还有一定剩余，在经济可行的前提下，通过配置储能装置进一步实现对电网削峰填谷的目标。某市光储充一体化电站储能装置容量配置研究储能装置额定功率指储能能够输出的最大功率，通常用kW或MW表示；储能装置额定电量指储能装置能够存储的电量大小，通常用kWh或MWh表示。储能装置充放电时段：低谷时段充电、高峰（尖峰）时段放电。工商业用户目前储能装置容量最常用的规格为100kW/215kWh，充放电倍率0.5C，当所需储能装置容量较大时可并机使用。储能装置容量配置原则：储能装置充电时作为用电负荷和充电桩同时运行，共享变压器容量，因此储能装置在低谷时段充电时，需剔除充电桩用电负荷，即储能装置额定功率小于变压器额定容量的85%（负载率）减去该时段充电桩最大充电功率；储能装置放电时作为电源给充电桩放电，在高峰时段放电时，储能装置额定功率介于该时段充电桩最小、最大充电功率之间，一般取其平均功率，期间为防止储能系统所放电量倒送至公共电网，对公共电网产生干扰，需装设防逆流装置。>>>>

一体化电站典型日1储能装置容量配置研究如图5所示，典型日1光伏发电量曲线远远处于充电桩充电量曲线下方，光伏发电量完全就地消纳，充电桩充电量剩余部分可配置储能装置，具体如表4所示。通过表4可知，典型日1在9:00－12:00高峰时段，光伏发电完全消纳后，充电桩充电量剩余302kWh，设置2台100kW/215kWh的储能柜可满足需求；在17:00－22:00高峰时段，光伏发电完全消纳后，充电桩充电量剩余1133kWh，设置6台100kW/215kWh的储能柜可满足需求。为了提高设备的利用率，在9:00－12:00时段的储能装置可利用17:00－22:00时段的其中2台储能柜进行放电。同时考虑储能柜在低谷时段充电不影响充电桩的正常使用，6台100kW/215kWh的储能柜在这个时段进行依次分时充电。典型日1储能装置充放电时段分析：6台储能柜均在低谷时段23:00－7:00第一次充电，其中2台在第一个高峰时段9:00－12:00第一次放电，完成放电后，可继续在平时段12:00－17:00第二次充电，在第二个高峰时段17:00－22:00第二次放电，一日内2台储能柜完成两次充放电，即两充两放；另外4台储能柜在低谷时段23:00－7:00第一次充电，在第二个高峰时段17:00－22:00第一次放电，一日内4台储能柜完成一次充放电，即一充一放。>>>>

一体化电站典型日2储能装置容量配置研究由图6可知，典型日2光伏发电量曲线依然远远处于充电桩充电量曲线下方，光伏发电量完全就地消纳，充电桩充电量剩余部分可配置储能装置，具体如表5所示。通过表5可知，典型日2在9:00－12:00高峰时段，光伏发电完全消纳后，充电桩充电量剩余17kWh，无需设置储能装置；在17:00－22:00高峰时段，光伏发电完全消纳后，充电桩充电量剩余293kWh，设置2台100kW/215kWh的储能柜可满足需求。典型日2储能装置充放电时段分析：2台储能装置均在低谷时段23:00－7:00充电，在高峰时段17:00－22:00放电，一日内2台储能柜完成一次充放电，即一充一放。通过以上两天光伏发电和充电桩充电的分析可知，不同日的储能装置容量配置差异较大，通过一两天的数据无法对储能装置进行合理配置。此时，可采用年加权平均法进行配置。储能装置容量配置建议储能装置容量配置是光储充一体化电站设计的关键环节，本文通过具体案例对光储充一体化电站储能装置容量配置进行分析研究，建议储能装置容量配置充分考虑如下因素：a.一体化电站设置位置。一体化电站的设置位置不仅影响光伏系统发电量，还影响充电桩系统的充电量，位置不同导致充电量在每个时间段占比不一样，如办公场所附近一体化电站充电量在平时段占比较大，商业酒店附近的一体化电站充电量在峰、平、谷三个时段占比接近，住宅场所附近一体化电站充电量在谷时段占比较大，旅游景点附近一体化电站充电量在峰、平两个时段占比较大。故设计储能装置容量时，应充分考虑一体化电站的位置，并收集附近充电站的充电量数据，根据收集的数据研究不同时段充电桩充电量所占比例，再结合光伏系统发电量，合理配置储能装置容量。b.在一体化电站位置确定后，重点研究充电桩充电系统的平均日充电量和光伏系统的平均日发电量，分析计算峰、平、谷各个时段的充电量和发电量，对剩余的充电量设置储能装置，并结合低谷时段充电桩的最大