9月27-28日，由充換電百人會(huì)、中國充電樁網(wǎng)、聯(lián)聯(lián)充電聯(lián)合主辦，上海賀勵(lì)展覽有限公司、上海賀勵(lì)商務(wù)咨詢有限公司承辦的2022第八屆中國國際電動(dòng)汽車充換電產(chǎn)業(yè)大會(huì)（簡稱：金磚充換電論壇）在常州香格里拉大酒店順利召開。本屆大會(huì)設(shè)置“論壇峰會(huì)+展覽展示”，以“創(chuàng)新協(xié)同驅(qū)動(dòng)，低碳高效發(fā)展”為主題，通過話題設(shè)置，引發(fā)討論，倡導(dǎo)和引領(lǐng)充換電及電動(dòng)汽車企業(yè)發(fā)展思路及策略。引爆業(yè)內(nèi)對“充換電”的關(guān)注，解讀最新充換電發(fā)展困惑，詮釋機(jī)遇及發(fā)展方向。
演講實(shí)錄
智光研究院（廣州）有限公司首席信息官郭洋出席論壇并發(fā)表主題演講——《光儲(chǔ)充超級充電微網(wǎng)能量管理平臺(tái)及產(chǎn)品》。
以下為演講實(shí)錄：
各位來賓，大家上午好！我是來自智光研究院郭洋，今天給大家分享的課題是《光儲(chǔ)充超級充電微網(wǎng)能量管理平臺(tái)及產(chǎn)品》。光儲(chǔ)充和超級充電這是近兩年非常火熱的話題，如何通過微網(wǎng)能量管理，把這兩個(gè)概念能夠結(jié)合起來。這兩者之間的碰撞會(huì)帶來什么樣的火花，會(huì)給我們從技術(shù)上和管理上帶來哪些新的要求，這是我們公司近期研究的重點(diǎn)方向。
在去年4月份，廣州首先推出要把廣州打造成“超充之都”的概念，計(jì)劃到2025年新建1000座超級充換電站。今年各個(gè)主機(jī)廠商紛紛推出超充車型，包括廣汽埃安的V Plus、小鵬G9、長城沙龍機(jī)甲龍等。這些超充車型都具備了共同特性，比如使用了800V高壓平臺(tái)、600A急速電流，480kW超充功率，使用6C/4C超倍率電池，5分鐘充電，可以行駛200km。接下來陸續(xù)有其他車廠開始推出超充車型，可以說，超充時(shí)代已然到來！
在這樣一種超級充電的場景下，會(huì)給我們光儲(chǔ)充電站帶來哪些底層邏輯的變化？首先，看一下對于一般的充電站它的光儲(chǔ)解決方案是什么樣的。一般我們會(huì)把光、儲(chǔ)、充這三種設(shè)備首先通過AC/DC的變流器，分別接入到交流母線上，光伏發(fā)電自發(fā)自用，儲(chǔ)能的主要作用是用來做峰谷套利，兼具一些虛擬擴(kuò)容的作用。這樣的方案通常會(huì)帶來局限性，這里面能量的流動(dòng)會(huì)面臨多次的交直流變換，能量損耗比較大。
其次，儲(chǔ)能它的作用比較單一，主要是利用峰谷價(jià)差的政策，這樣會(huì)受地方政策的影響比較大。
同時(shí)，光儲(chǔ)充三種設(shè)備通常采用獨(dú)立的管理，缺乏一種系統(tǒng)管理思維，固定采取一充一放或者兩充兩放的策略，由于儲(chǔ)能電池本身價(jià)格高昂，它帶來的投資回報(bào)周期長，平均回報(bào)周期可能達(dá)到7年以上，這可能是很多充電運(yùn)營商對此望而卻步的原因。
我們基于這樣的超充場景下，推出了“光儲(chǔ)充一體化解決方案”，在我們的解決方案里面，首先使用的是一套直流系統(tǒng)，光儲(chǔ)充可以免去AC/DC的變化，直掛在700-800V的直流母線上，同時(shí)在這個(gè)方案里面的核心，儲(chǔ)能主要用于支撐超充功率，結(jié)合一體化的電堆，來實(shí)現(xiàn)超充超配。
同時(shí)，我們的方案不需要增加變壓器，也不需要做電路改造，實(shí)現(xiàn)超充擴(kuò)容。利用超充服務(wù)單價(jià)高，服務(wù)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，縮短投資回報(bào)周期。據(jù)我們測算，投資回報(bào)周期可以縮短到4.5年左右。
這套方案的核心，在于我們使用了一套站端能量管理系統(tǒng)EMS，結(jié)合云端的能量管理平臺(tái)，通過云邊協(xié)同，來實(shí)現(xiàn)綜合的能量管理。
為什么需要微網(wǎng)的能量管理？首先，對于一個(gè)光儲(chǔ)充電站，它是一個(gè)更復(fù)雜的用人場景，它的電源來源是多元的，它的能量流向是多向的。同時(shí)有非常多的大功率快充和超充樁，由于儲(chǔ)能的介入，它兼具了并網(wǎng)和離網(wǎng)的工作模式。因此，我們需要系統(tǒng)化的思維對它進(jìn)行管理。
其次，設(shè)備的種類和數(shù)量的增加，設(shè)備管理和運(yùn)維更為復(fù)雜，由于有儲(chǔ)能的存在，我們對系統(tǒng)安全性的要求會(huì)進(jìn)一步提高，因此我們需要數(shù)字化的技術(shù)來進(jìn)行降本增效。
第三，商業(yè)模式的升級。針對傳統(tǒng)的充電站由于有光儲(chǔ)的介入，會(huì)升級成一種新能源的電站，我們需要有綜合能源管理的思維，按電站的思維對它進(jìn)行運(yùn)營。
我們對它進(jìn)行能量管理的話，僅僅依靠一兩種軟件或者一兩種設(shè)備是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，它們需要完整的一套數(shù)字化管理理念與技術(shù)架構(gòu)支撐。因此，我們提出了“云-邊-物”三者協(xié)同的全套的數(shù)字化管理理念。
首先它是基于設(shè)備層，智能化的像BMS、PMS、電堆控制等等，來打造基于安全管控的就地?cái)?shù)字化管理。
在邊緣層，利用像EMS、DMS等邊緣計(jì)算軟件，來打造基于運(yùn)行優(yōu)化的云邊協(xié)同數(shù)字化管理，來打通設(shè)備到云平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)連接。
在云端，利用大數(shù)據(jù)分析，使用基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，來打造基于投資運(yùn)營的全數(shù)字化管理。
同時(shí)，為了支撐這樣的一種理念，我們建設(shè)了“云-管-邊-端”四層架構(gòu)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，利用一系列數(shù)據(jù)化和數(shù)字化的組件以及相關(guān)服務(wù)，來建立一個(gè)完整的數(shù)據(jù)鏈條。
基于上述的理念和技術(shù)架構(gòu)，我們打造了光儲(chǔ)充超級充電微網(wǎng)能量管理平臺(tái)，目前已經(jīng)迭代到2.0的版本，這個(gè)平臺(tái)的目的是為了打造全數(shù)字化的光儲(chǔ)充超級電站，實(shí)行全智能化的無人值守管理。
平臺(tái)包含了主要的四個(gè)功能板塊，其中運(yùn)行管理和能量管理板塊，主要利用實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)采集，來進(jìn)行能量控制，不斷優(yōu)化能量的管理策略，來為車主提供超級充電服務(wù)的同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)營商最大化的運(yùn)營收益。
而設(shè)備管理和運(yùn)營管理模塊，主要可以進(jìn)行線上的巡檢，進(jìn)行在線的故障分析和預(yù)測，通過數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)來進(jìn)行預(yù)防性的維護(hù)，提高設(shè)備利用率，降低設(shè)備的故障率。我們在充電過程中還可以利用算法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，為車主提供在線的電池檢測服務(wù)。
我們?nèi)绾芜M(jìn)行運(yùn)行管理和設(shè)備管理呢？這里有一些平臺(tái)上的截圖，左邊的圖可以看到我們對整個(gè)光儲(chǔ)充電站在云端實(shí)現(xiàn)了全面的數(shù)字孿生。對于電站中所有的設(shè)備，包括輔助設(shè)備，比如說像空調(diào)、消防、地鎖、監(jiān)控等等，以及每個(gè)關(guān)鍵的能量流轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行全面的數(shù)據(jù)采集和能量監(jiān)控，同時(shí)實(shí)時(shí)完成數(shù)據(jù)積累。
右側(cè)兩個(gè)圖反映的是我們基于對儲(chǔ)能管理的經(jīng)驗(yàn)之上，打造的對于儲(chǔ)能里面全電芯以及全部電池PACK的實(shí)時(shí)監(jiān)控，包括它的溫度場的分布，以及每一顆電芯它的電壓隨著時(shí)間的溫度、電壓的曲線變化。通過這樣的一種方式，我們可以通過“離群效應(yīng)”的分析，就可以提前感知和提前預(yù)測有可能出現(xiàn)問題的電芯，提前做預(yù)防性的維護(hù)。
對于光儲(chǔ)充電站，站場的能量管理是關(guān)鍵。我們首先最基礎(chǔ)是對它進(jìn)行負(fù)荷的安全控制，負(fù)荷安全控制的首要目標(biāo)是為了避免變壓器過載跳閘。
我們采取智能電表，以及快速負(fù)荷檢測裝置等等，來實(shí)現(xiàn)對多變壓器、多饋電回路、多充電樁實(shí)時(shí)能量監(jiān)測，實(shí)時(shí)計(jì)算變壓器負(fù)載和冗余容量，通過三級的保護(hù)措施，來確保變壓器安全。
首先，第一級會(huì)使用純軟件的算法，實(shí)現(xiàn)有序充電和負(fù)荷調(diào)控，用來均衡充電負(fù)荷需求。一旦有更高的充電負(fù)荷要求的時(shí)候，我們通過回路脫扣，可以臨時(shí)斷開饋電回路，最后通過斷路器，百分之百確保變壓器不會(huì)進(jìn)行跳閘。
第二塊是對它進(jìn)行能量的優(yōu)化，對于光儲(chǔ)充電站它的能量來源有多種，能量的流向也有多個(gè)，對于能量流動(dòng)的選擇以及精細(xì)化的控制是關(guān)鍵。我們在平臺(tái)里面預(yù)置了多種能量優(yōu)化策略，比如像自適應(yīng)的算法、峰谷價(jià)差的策略、需量控制、需求側(cè)響應(yīng)等等。
舉一個(gè)例子，在自適應(yīng)的算法里面，當(dāng)我們檢測到有充電需求的時(shí)候，會(huì)優(yōu)先使用市網(wǎng)的電源對它進(jìn)行供電，當(dāng)充電功率比較大的時(shí)候，我們會(huì)進(jìn)行儲(chǔ)能的放電，來補(bǔ)足這塊的負(fù)荷需求；當(dāng)沒有充電需求的時(shí)候，我們會(huì)檢測負(fù)荷情況，來決定現(xiàn)在的儲(chǔ)能進(jìn)行補(bǔ)電還是反向送電到電網(wǎng)來進(jìn)行套利；當(dāng)我們考慮峰谷價(jià)差策略的時(shí)候，會(huì)在剛才的基礎(chǔ)策略之上增加兩個(gè)考慮維度：時(shí)間維度和價(jià)格維度。我們會(huì)利用全天除了峰谷價(jià)差以外，還有峰平以及谷平這種多種小型波段價(jià)差，來實(shí)時(shí)對儲(chǔ)能進(jìn)行調(diào)控。
在這樣的調(diào)控基礎(chǔ)上，我們的SOC曲線是多次淺充淺放的曲線，而不是像傳統(tǒng)的儲(chǔ)能就是單次充放或者兩次充放。
對于需量控制和需求的響應(yīng)，我們同樣利用光伏和儲(chǔ)能的調(diào)控，實(shí)現(xiàn)場站的能量調(diào)節(jié)，讓它對電網(wǎng)的需量控制在目標(biāo)閾值范圍以內(nèi)，從而利用這種“兩部制”電價(jià)政策或者需求側(cè)響應(yīng)補(bǔ)貼的政策，來進(jìn)行進(jìn)一步的套利。
有了這樣的一種能量管理平臺(tái)，基于平臺(tái)可以給充電運(yùn)營商快速搭建自己的充電網(wǎng)絡(luò)，將多個(gè)光儲(chǔ)充電站組合在一起，形成一個(gè)超級充電網(wǎng)絡(luò)，方便打造自己的虛擬電廠。利用這樣的充電網(wǎng)絡(luò)，我們可以聚合充電負(fù)荷需求，參與電力市場交易和電網(wǎng)輔助服務(wù)，例如用戶側(cè)的調(diào)峰、調(diào)頻，或者電力交易的現(xiàn)貨交易或者是中長期交易，甚至是碳交易。通過這樣的手段，我們可以進(jìn)一步豐富運(yùn)營商的收入來源，提高運(yùn)營收益。
基于這樣的一種技術(shù)和理念，我們推出了一系列的平臺(tái)生態(tài)和產(chǎn)品。比如，我們有一體化的儲(chǔ)能系統(tǒng)，還有集成的變流系統(tǒng)，以及兩種（快速充電終端和超級充電終端）。其中，快速充電終端最大支持250A的充電電流，180kW的充電功率。而超級充電終端使用的是液冷技術(shù)，最大支持600A的充電電流，480kW的充電功率。同時(shí)，我們還有一系列的邊緣網(wǎng)關(guān)，包括邊緣計(jì)算服務(wù)器、EMS、DMS這種本地就地化的大數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)，用來做就地化的能量監(jiān)控。
在軟件層面，我們在云端推出了能量管理平臺(tái)，以及對應(yīng)的運(yùn)營管理平臺(tái)，這兩者可以互相之間進(jìn)行結(jié)合。在設(shè)備層，包括EMS、BMS、充電控制系統(tǒng)等等，這些都是全棧自研的數(shù)字化軟件。
在此基礎(chǔ)之上，我們還有兩種更進(jìn)一步的小型和微型的超級充電解決方案。這里是最小的配備方案（如圖），使用了75度電的3C倍率的電池，用來做儲(chǔ)能。搭配了240kW一體式電堆，配備了2把180kW的快充槍和1把240kW的超充槍。這樣的方案，最小需要的電源只需要70kW就可以支撐超充的功率。
對于第二個(gè)中型方案，使用的是332度電1C電池，配備了480kW電堆，4把快充槍和1把480kW的超充槍，它需要的電源最高不超過200kW。
這樣一個(gè)超級充電的解決方案優(yōu)勢，前面已經(jīng)介紹過了，這里因?yàn)闀r(shí)間的關(guān)系，我不多做闡述。
這里是8760超級充電示范站的案例（廣州黃埔智光綜合能源產(chǎn)業(yè)園）。8760是為了驗(yàn)證產(chǎn)品和解決方案和平臺(tái)算法，所推出的自有的充電運(yùn)營品牌，8760代表365天乘24小時(shí)，代表全時(shí)全天候提供超級充電服務(wù)的一種理念。這個(gè)場站已經(jīng)投運(yùn)包括半年時(shí)間，已經(jīng)獲得車主一致好評。
這是8760第二個(gè)示范站（廣州黃埔優(yōu)托邦商業(yè)廣場），在9月初已經(jīng)上線投運(yùn)。這個(gè)在我們查的資料里面，這是屬于全國首家支持480kW超充功率的光儲(chǔ)充一體化的落地場站。這里有一個(gè)截圖是真實(shí)的訂單，它是廣汽埃安的超充車型在我們這里實(shí)測的數(shù)據(jù)，通過這里可以看到當(dāng)天它的充電電流最大已經(jīng)超過522A。
這是在投建的第三個(gè)示范站（廣州黃埔均恒廣場），這個(gè)示范站使用了兩套322度電的儲(chǔ)能，配備10個(gè)超充車位。
最后簡單介紹一下我們公司，智光電氣集團(tuán)是一家成立于1999年，2007年在深交所上市的一家能源企業(yè)。主要從事的是大功率電力電子相關(guān)設(shè)備的制造研發(fā)，也在提供一些像節(jié)能、用電以及能源方面的投資服務(wù)。
智光研究院是隸屬于智光電氣集團(tuán)，專門從事能源動(dòng)力數(shù)字化，以及相關(guān)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的建設(shè)搭建公司，也提供相應(yīng)的一些解決方案和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造。我們公司在廣州，歡迎各位嘉賓如果有興趣前來參觀指導(dǎo)，現(xiàn)場進(jìn)行交流。謝謝大家！
