各位領(lǐng)導(dǎo)、各位嘉賓朋友，大家上午好！
我是智光研究院的張繼元，今天上午給大家分享的題目是《光儲(chǔ)充超級(jí)充電微網(wǎng)能源管理平臺(tái)及產(chǎn)品》。光儲(chǔ)充一體化和超級(jí)充電是近年來非?；馃岬膬蓚€(gè)話題，如何通過微網(wǎng)能源管理將兩者進(jìn)行結(jié)合，同時(shí)在技術(shù)上和管理上給我們帶來怎樣的新挑戰(zhàn)和要求？這是我們公司近期研究的重點(diǎn)。
可以看到，隨著超充技術(shù)的發(fā)展，不少車企紛紛推出超充車型，這些超充車型都有共同的特點(diǎn)，包括800V的高壓平臺(tái)，600A的極速電流，達(dá)到480kW的超充功率，使用6C~4C的超倍率電池，實(shí)現(xiàn)5分鐘充電，續(xù)航200公里的目標(biāo)。在未來也有不少車企紛紛布局高壓超充的車型?？梢哉f，超充時(shí)代已然到來。
在電動(dòng)化和綠色化出行的大勢所趨下，電動(dòng)車主對(duì)于充電的便捷性和充電速度都提出了更高的要求，然而另一方面，節(jié)假日高峰出行的壓力越來越大，同時(shí)大功率車輛集中充電會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成顯著的壓力，容易造成變壓器的過載情況。因此，充電基礎(chǔ)設(shè)施亟待升級(jí)和改造。
在對(duì)能源的需求和超級(jí)充電的場景下，我們提出光儲(chǔ)+超級(jí)充電的新型綜合能源解決方案。首先看一下常規(guī)的光儲(chǔ)充解決方案是怎樣的，通常我們會(huì)將光伏、儲(chǔ)能和充電樁，通過各自獨(dú)立的DC/AC逆變接到交流母線上，光伏進(jìn)行自發(fā)自用余電上網(wǎng)，儲(chǔ)能采用峰谷套利，兼顧虛擬擴(kuò)容的作用。這樣的方案通常采用相對(duì)獨(dú)立的管理，缺乏系統(tǒng)性、多能源協(xié)調(diào)的思維。來看一下這個(gè)方案下的典型應(yīng)用，是工商業(yè)的用戶側(cè)儲(chǔ)能，正如我們?cè)谒畯S安裝的分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)，采用了模塊化的預(yù)制艙設(shè)計(jì)，采用標(biāo)準(zhǔn)化280Ah的磷酸鐵鋰電芯，利用“削峰填谷”和“需量管理”，每天儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行兩充兩放，來降低水廠的用電成本。我們近期推出的720度電以及1440度電的分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)，也是秉承了這樣的設(shè)計(jì)思路。
與前面這個(gè)方案不同的是，我們?cè)诔鋱鼍跋绿岢龅?ldquo;光儲(chǔ)充一體化”的解決方案。該方案利用直流系統(tǒng)，光儲(chǔ)充可以直掛在直流母線上，從而提高能源的利用效率。儲(chǔ)能在這里主要用于支撐超充功率，結(jié)合充電堆的柔性分配，實(shí)現(xiàn)超充超配，配載了5個(gè)快充和1個(gè)超充槍。通過我們的雙向、功率可調(diào)節(jié)的PCS與電網(wǎng)進(jìn)行交互，該方案可以不增加變壓器，不做電路的改造，就能實(shí)現(xiàn)超充的擴(kuò)容。利用超充服務(wù)的單價(jià)高，同時(shí)服務(wù)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，來縮短投資回收周期。該方案的核心是采用了站端的能量管理+云平臺(tái)，通過云邊協(xié)同，實(shí)現(xiàn)綜合能源的管理策略。
如圖所示是我們光儲(chǔ)充一體化電站的數(shù)字孿生模型，里面包含了很多要素，包括新能源接入、儲(chǔ)能應(yīng)用、區(qū)域能源系統(tǒng)，同時(shí)也有需求側(cè)響應(yīng)的落地，以及在交能融合上的新業(yè)態(tài)、新模式的應(yīng)用。還有綠電交易、碳交易等等的探索，在光儲(chǔ)充的場景下是有多元化經(jīng)營的收益。
為什么需要用微網(wǎng)能源管理這樣的理念，進(jìn)行光儲(chǔ)充電站的數(shù)字化賦能呢？首先我們面對(duì)的是更加復(fù)雜的用能場景，它的多電源、潮流多向、大功率、并網(wǎng)/離網(wǎng)模式的切換，需要用系統(tǒng)化的思維來進(jìn)行管理。由于設(shè)備種類增加，設(shè)備管理和運(yùn)維更加復(fù)雜，同時(shí)由于儲(chǔ)能系統(tǒng)的介入，所以系統(tǒng)的安全性的要求進(jìn)一步提高，需要用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行安全的守護(hù)。最后是商業(yè)模式升級(jí)，傳統(tǒng)充電站升級(jí)為新能源電站，要求我們利用綜合能源的思維對(duì)電站進(jìn)行運(yùn)營。
為了貫徹?cái)?shù)字化的管理理念，我們提出了“云-邊-端”三者協(xié)同的技術(shù)架構(gòu)，我們建立了一套從底層的設(shè)備到邊緣實(shí)時(shí)計(jì)算、數(shù)據(jù)的交互，再到云平臺(tái)的大數(shù)據(jù)分析，這樣的全鏈路的數(shù)據(jù)閉環(huán)。為此，我們建立了一套工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，同時(shí)推出了一系列的平臺(tái)生態(tài)與軟、硬件產(chǎn)品。硬件產(chǎn)品方面，我們有一體化的儲(chǔ)能系統(tǒng)、變流系統(tǒng)以及充電終端。邊緣層通過邊緣服務(wù)器和邊緣網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的獲取以及數(shù)據(jù)的上云。在邊緣層搭載就地化的能源管理系統(tǒng)如ETU和EMS，DMS是就地化的大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。在云平臺(tái)我們推出了能源管理平臺(tái)和光儲(chǔ)充運(yùn)營管理平臺(tái)，兩個(gè)平臺(tái)可以進(jìn)行相互的結(jié)合。值得一提的是，我們的軟件和硬件的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是相互獨(dú)立和解耦的，也就是說我們的平臺(tái)可以接入不同的第三方設(shè)備，以及完成對(duì)它的控制，同時(shí)我們平臺(tái)可以對(duì)接第三方平臺(tái)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互。
首先看一下光儲(chǔ)充超級(jí)充電一體化智能產(chǎn)品的矩陣，包括332度電的儲(chǔ)能系統(tǒng)，480kW的充電變流器，支持4~6路的分配，同時(shí)內(nèi)嵌了能量管理終端以及200kW的儲(chǔ)能PCS與電網(wǎng)進(jìn)行交互，內(nèi)置光伏MPPT的模塊。其中240kW的快充樁以及480kW的液冷超充樁，最大電流600A，支持到1000V的電壓等級(jí)。在未來，我們計(jì)劃推出全液冷架構(gòu)的儲(chǔ)充系統(tǒng)。
在能源管理平臺(tái)方面，我們的目的是打造全數(shù)字化理念的光儲(chǔ)充超級(jí)電站，實(shí)現(xiàn)無人化的值守。平臺(tái)包括四個(gè)主要功能，其中運(yùn)行管理和能量管理會(huì)利用實(shí)時(shí)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行能量的控制，不斷地調(diào)整能量優(yōu)化的策略，為車主提供最佳體驗(yàn)的同時(shí)，為業(yè)主實(shí)現(xiàn)場站的最大運(yùn)營收益。充電過程中也會(huì)利用算法的數(shù)據(jù)分析，為車主提供電池檢測服務(wù)。
看一下平臺(tái)的界面，左邊是某個(gè)站的實(shí)景圖，獲取所有站內(nèi)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)它的狀態(tài)和實(shí)時(shí)變化進(jìn)行展示，同時(shí)我們會(huì)對(duì)光伏、儲(chǔ)能、充電樁的功率和電量進(jìn)行分時(shí)段的統(tǒng)計(jì)。右邊是對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)里面所有的電芯電壓，以及對(duì)它的溫度場的監(jiān)測，我們會(huì)實(shí)時(shí)分析溫度場的變化趨勢，通過平臺(tái)的電芯智能算法，來診斷電芯的異常狀態(tài)。
光儲(chǔ)充場站能量管理中，比較重要的環(huán)節(jié)是能量的策略優(yōu)化。在我們的平臺(tái)上內(nèi)置了多種能量策略，包括自適應(yīng)的策略、峰谷價(jià)差、需量控制、參與需求側(cè)的控制策略等等，這些策略可以滿足不同場景、不同需求下的應(yīng)用，平臺(tái)設(shè)置了這些策略之后，我們會(huì)將這些策略下放到邊緣層，由邊緣層進(jìn)行策略的執(zhí)行。平臺(tái)層會(huì)實(shí)時(shí)記錄當(dāng)前策略運(yùn)行的數(shù)據(jù)曲線情況，并且以日?qǐng)?bào)/月報(bào)的形式展現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)策略的運(yùn)行效果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
場站能源管理第二部分是負(fù)荷安全管理，目標(biāo)是避免變壓器過載的跳閘，因此我們需要對(duì)于變壓器下面所有的饋線回路以及充電樁進(jìn)行實(shí)時(shí)的能量監(jiān)控。這里采用站端微網(wǎng)能源管理終端，通過擴(kuò)展它可以支持到上百個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)通信，以此計(jì)算實(shí)時(shí)計(jì)算變壓器的負(fù)載和冗余的容量，通過多級(jí)的保護(hù)控制措施，包括實(shí)施有序充電和負(fù)荷調(diào)節(jié)，對(duì)不可控的負(fù)荷會(huì)采用回路脫扣的方式，從而保證場站的穩(wěn)定運(yùn)行。
另外，通過能源云平臺(tái)，我們可以連接多個(gè)光儲(chǔ)充的場站，通過聚合充電負(fù)荷需求，參與到電力市場的交易和電網(wǎng)的輔助服務(wù)。同時(shí)我們可以通過充電運(yùn)營的大數(shù)據(jù)，為超級(jí)充電網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化運(yùn)營提供一些合理化的建議。
小結(jié)一下，采用云邊協(xié)同綜合能源管理的應(yīng)用場景，包括如下幾個(gè)部分：首先對(duì)配電容量不足，但是對(duì)新能源汽車充電、超充快充有需求的場合，比如光儲(chǔ)充一體化電站、社區(qū)停車場等等。對(duì)于電源不穩(wěn)定，需要進(jìn)行負(fù)荷管理，有分布式儲(chǔ)能、光伏參與調(diào)節(jié)的場合，有社區(qū)、工廠、物流園。另外采用分時(shí)電價(jià)的場景，以及需要通過聚合虛擬電廠，參與到電力輔助服務(wù)市場，提升收益的一些場所。
該解決方案的優(yōu)勢前面已經(jīng)有體現(xiàn)，不詳細(xì)贅述。最后看一下應(yīng)用的案例，如圖是某綜合能源產(chǎn)業(yè)園提供的一套光儲(chǔ)充一體化的系統(tǒng)，采用的是最小化的配置一樁三槍，儲(chǔ)能采用75度電，通過70kW的PCS與電網(wǎng)進(jìn)行能量的交互。
圖中是某商業(yè)綜合體的應(yīng)用場景，我們對(duì)它實(shí)測的3C車型進(jìn)行了充電數(shù)據(jù)的抓取，可以看到它的充電電流達(dá)到了520安培，它的SOC從30%到80%，花費(fèi)了不到10分鐘的時(shí)間，如果是6C車型的話，充電時(shí)間還會(huì)再縮短一半。
如圖所示是某物流園超充站的應(yīng)用，這個(gè)超充樁當(dāng)時(shí)已經(jīng)超過了200臺(tái)的充電樁，由于充電樁的裝機(jī)超過了變壓器的容量，經(jīng)常會(huì)發(fā)生變壓器過載的狀況，應(yīng)用了我們能源管理終端之后，避免了變壓器跳閘現(xiàn)象的再次發(fā)生。我們平臺(tái)可以實(shí)時(shí)地展現(xiàn)對(duì)充電車輛的接入和退出時(shí)的變化，右上角是實(shí)時(shí)地呈現(xiàn)變壓器下面負(fù)荷充電功率的實(shí)時(shí)監(jiān)測情況。
最后是某高速服務(wù)區(qū)充電站的場景，采用了標(biāo)準(zhǔn)化的光儲(chǔ)充一體化的產(chǎn)品，配合了站端能量管理終端和能源管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了充電站的實(shí)時(shí)監(jiān)控、運(yùn)營分析、負(fù)荷控制以及多種能源協(xié)調(diào)優(yōu)化的一站式管理。這個(gè)充電站的市電容量630千伏安，搭配了這個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行了虛擬擴(kuò)容，經(jīng)過改造以后該站可以為電動(dòng)汽車提供90~180kW的快充車位10個(gè)，同時(shí)480kW的超充車位有1個(gè)。這個(gè)系統(tǒng)在春節(jié)期間/節(jié)假日都經(jīng)受住了充電高峰的考驗(yàn)。圖中是春節(jié)前后的兩個(gè)典型日的負(fù)荷運(yùn)行曲線，通過儲(chǔ)能的積極參與和調(diào)節(jié)，我們將充電負(fù)荷有效地壓制在變壓器的閾值之下。這里的充電數(shù)據(jù)更有價(jià)值的一點(diǎn)在于，我們通過深入地挖掘和分析充電負(fù)荷的特性和行為，可以更好地指導(dǎo)站的運(yùn)行優(yōu)化，以及參與市場時(shí)候的報(bào)價(jià)報(bào)量的建議指導(dǎo)。
平臺(tái)榮譽(yù)與資質(zhì)方面，我們搭建的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)榮獲了2022工信部新一代信息技術(shù)與制造業(yè)融合發(fā)展試點(diǎn)示范，同時(shí)也獲得了省市區(qū)以及行業(yè)的認(rèn)可。
簡單介紹一下我們公司，智光研究院是一家致力于能源動(dòng)力數(shù)字化，提供相關(guān)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)以及綜合能源軟、硬件整體解決方案的一家公司。我們公司總部位于廣州，歡迎在場的各位嘉賓蒞臨參觀指導(dǎo)，謝謝大家！
