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高速公路光儲(chǔ)充電站發(fā)電站運(yùn)維管理策略控制系統(tǒng)解決方案

更新時(shí)間:2024-11-25      瀏覽次數(shù):378

高速公路上的充電網(wǎng)絡(luò)基本建設(shè)完成,并且得到了快速的發(fā)展。因此為確保高速公路服務(wù)區(qū)內(nèi)光儲(chǔ)充電站的應(yīng)用需求能夠得到滿足,須引入清潔綠色電力,與此生成高速公路能源保障機(jī)制,以增加交通出行環(huán)節(jié)的用電便利性。

由于傳統(tǒng)燃油汽車在使用過(guò)程中限制性因素有所增加,使得新能源汽車在近年來(lái)越來(lái)越受人們的青睞。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,截至2022年國(guó)內(nèi)的新能源占國(guó)際比重的60%以上。并且到2023年4月底國(guó)內(nèi)的新能源汽車已經(jīng)完成了49.44萬(wàn)輛的銷售額,同比增長(zhǎng)86.28%。

一.項(xiàng)目背景

本文以某區(qū)域內(nèi)的光儲(chǔ)充電站發(fā)電項(xiàng)目為例,其日均發(fā)電量約為4000kWh,可滿足該服務(wù)區(qū)內(nèi)的日均用電需求。其在本地的光伏發(fā)電項(xiàng)目中光儲(chǔ)充能源項(xiàng)目的容量是1.296MV,光伏區(qū)域的占比約為69.32%,而其中充電樁區(qū)域的實(shí)際占比是3.62%,儲(chǔ)能區(qū)域的占比是21.04%。其具備實(shí)現(xiàn)充電樁+光伏+儲(chǔ)能為一體的功能。并且服務(wù)區(qū)內(nèi)會(huì)將所產(chǎn)生的電量,優(yōu)先給到充電樁使用,然后給到儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行充電。將剩余的部門服務(wù)區(qū)使用,若服務(wù)區(qū)內(nèi)存在無(wú)法消納的電量,則直接與公共電網(wǎng)對(duì)接。


二.高速公路服務(wù)區(qū)光儲(chǔ)充電站運(yùn)行控制問(wèn)題

結(jié)合對(duì)的研究可知,在使用電動(dòng)汽車時(shí),日均充電高峰為下午5:00~7:00點(diǎn),下午的12:00~16:00點(diǎn)以及夜間的23:00至次日1:00點(diǎn)。并且用戶的平均充電量為245/6kWh,充電時(shí)長(zhǎng)約為49.3min。單次的充電金額是25元,每日需充電1.4次。在此背景下,即便充電基礎(chǔ)設(shè)施目前已經(jīng)取得進(jìn)步,但仍存在一些問(wèn)題,值得相關(guān)人員研究及改善,具體如下:

①充電網(wǎng)絡(luò)覆蓋率低:國(guó)內(nèi)目前已經(jīng)建成了4.9萬(wàn)km的高速公路快充網(wǎng)絡(luò),而在部分區(qū)域內(nèi)的支線地帶,仍存在未覆蓋的情況,因?yàn)榧夹g(shù)故障以及車位被占據(jù)等因素影響,使App內(nèi)顯示有可充電車位,但達(dá)到后卻被燃油車或者是其他車輛占位,無(wú)法進(jìn)行充電。因?yàn)椴季钟忻c(diǎn),所以充電網(wǎng)絡(luò)覆蓋度整體較低。

②充電車位環(huán)境較差:在充電車位附近的管理工作仍須加強(qiáng),在完成充電后,存在隨意扔充電槍等問(wèn)題。也存在車主插隊(duì)充電等情況,降低新能源汽車使用者的體驗(yàn)感。

③充電樁缺少維護(hù):充電樁的整體布局方式不合理,因?yàn)楦鱾€(gè)充電設(shè)施的運(yùn)營(yíng)企業(yè)未合理地處理充電App,使人們所使用的導(dǎo)航服務(wù)仍有欠缺。使汽車的保有量下降并且充電站內(nèi)的冷熱分布不均勻,區(qū)域性充電樁限制,還有部分區(qū)域無(wú)樁可用,接口不兼容,充電樁損壞等問(wèn)題,都是充電樁在維護(hù)環(huán)節(jié)可能遇見(jiàn)的問(wèn)題。

④相關(guān)配套設(shè)施匱乏:在高速公路內(nèi)的偏遠(yuǎn)地帶存在充電樁數(shù)量不足的情況,相關(guān)配套設(shè)施的匱乏,無(wú)法保證充電站能夠完成超前布局,使分散建樁更不易被管理。若存在自行建樁的情況,也會(huì)增加安全性方面的影響


三. 高速公路服務(wù)區(qū)光儲(chǔ)充電站運(yùn)行控制措施

① 提高充電網(wǎng)絡(luò)覆蓋度,加強(qiáng)光儲(chǔ)充電系統(tǒng)設(shè)計(jì):

為實(shí)現(xiàn)對(duì)高速公路服務(wù)區(qū)內(nèi)光儲(chǔ)充電站的控制,應(yīng)提高充電網(wǎng)絡(luò)的覆蓋度,適當(dāng)加強(qiáng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),運(yùn)用成對(duì)方式,將充電站布置在公路的兩端。這樣,采用地區(qū)電網(wǎng)的供電方式,則可讓一段由饋電電纜完成接入操作,使得總降電壓的變電室能夠順利提供電能。首先,以某地的服務(wù)區(qū)為例,在充電樁項(xiàng)目建設(shè)期間,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)空地資源的升級(jí)改造,增加儲(chǔ)能裝置在此期間的應(yīng)用,讓所連接的電纜長(zhǎng)度有所延長(zhǎng),如此則可降低電壓后續(xù)所帶來(lái)的影響,從前期設(shè)計(jì)活動(dòng)開(kāi)始,就保障了配電系統(tǒng)的安全性(如圖1所示)。


同時(shí)為防止安全方面問(wèn)題的發(fā)生,應(yīng)確認(rèn)電壓的超出限值,加強(qiáng)對(duì)光伏電源的運(yùn)行狀況的了解,從而確保相關(guān)設(shè)備能夠安全地運(yùn)行。同時(shí),也應(yīng)把控光伏電源的整體利用率,防止其發(fā)生利用率較低的問(wèn)題。

② 營(yíng)造良好光儲(chǔ)充電環(huán)境,強(qiáng)化光伏發(fā)電滲透率:

為營(yíng)造出良好的光儲(chǔ)充電環(huán)境,應(yīng)對(duì)公共充電樁的利用率進(jìn)行提升。例如,若日均通勤距離為70km,則3~4日完成一次充電即可。此時(shí),應(yīng)在App內(nèi)準(zhǔn)確標(biāo)注充電樁的位置,縮短新能源汽車的充電時(shí)間。并且,可以結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的要求,讓光伏逆變器能夠與控制指令相互對(duì)接,讓光伏單元可以更改無(wú)功出力的形式。

同時(shí),可采用無(wú)功功率的合理調(diào)節(jié),讓光伏的發(fā)電滲透率有所提高。并且,讓服務(wù)區(qū)不會(huì)處于輕載的條件,使得服務(wù)區(qū)內(nèi)的充電樁不會(huì)出現(xiàn)電壓超限的情況。另外,也可通過(guò)EMS系統(tǒng)的輔助,讓其與集線器、電能質(zhì)量分析儀、微網(wǎng)控制器相互銜接(如圖2所示),提高光伏逆變器無(wú)功容量的利用率,以防止系統(tǒng)中的電量發(fā)生過(guò)度損失的情況。

③加強(qiáng)對(duì)充電樁的維護(hù),制定光儲(chǔ)充電站運(yùn)行控制方案:

為強(qiáng)化高速公路上光儲(chǔ)充電站運(yùn)行效果,提升充電樁的利用率,應(yīng)防止光伏發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題。首先,應(yīng)保證光伏系統(tǒng)的正常運(yùn)行,避免電壓發(fā)生超限的情況,采取行之有效的操作方式,防止資源浪費(fèi)并將投資回收期縮短。如此,則可加強(qiáng)對(duì)充電樁的維護(hù),讓其能夠延長(zhǎng)使用年限。其次,應(yīng)了解光伏負(fù)荷用電、光伏發(fā)電出力的情況。增加對(duì)電價(jià)信息等諸多方面的重視。采用合理的控制方式,讓儲(chǔ)能裝置順利充放電。如此,則可增加在光儲(chǔ)充電站運(yùn)行環(huán)節(jié)的收益。并且,也可強(qiáng)化儲(chǔ)能逆變器、光伏逆變器的具體功能,讓服務(wù)區(qū)內(nèi)的電壓能力有所提升。這樣,則可讓系統(tǒng)中的電能損耗有所減少。

④增加相關(guān)配套設(shè)施,執(zhí)行仿真測(cè)試及驗(yàn)證操作:

首先,可采用改建、新建以及擴(kuò)容的方式,實(shí)現(xiàn)對(duì)充電樁的合理布局,加強(qiáng)高速公路服務(wù)區(qū)內(nèi)充電樁的密度,以保證后續(xù)的充電需求能夠得到滿足。并且,可以基于高速公路服務(wù)區(qū)的運(yùn)營(yíng)能力以及建設(shè)能力,實(shí)現(xiàn)對(duì)充電場(chǎng)站服務(wù)等級(jí)的認(rèn)證,以保證公共充電網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的質(zhì)量有所提升。

其次,須實(shí)行仿真測(cè)試及驗(yàn)證操作。優(yōu)先生成數(shù)字化的仿真裝置,完成降壓變、供電電網(wǎng)、饋電線路、用電負(fù)荷、光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能裝置等的組裝操作,形成光儲(chǔ)充電站模型。這樣,則可保證儲(chǔ)能逆變器、光伏逆變器以及能量管理系統(tǒng)的合理銜接。也可依靠RTDS仿真平臺(tái),實(shí)現(xiàn)實(shí)物控制器與仿真平臺(tái)之間的對(duì)接。如此,則可采用電壓、SOC、電流、PWM等脈沖信號(hào),實(shí)現(xiàn)光伏逆變器與能量管理系統(tǒng)的銜接,使得現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)的控制器能夠保持一致。這樣,則可防止電壓不平衡等問(wèn)題的發(fā)生。

四.Acrel-2000MG充電站微電網(wǎng)管理系統(tǒng)

Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng),是我司根據(jù)新型電力系統(tǒng)下微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)與微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的要求,總結(jié)國(guó)內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn),研制出的企業(yè)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)滿足光伏系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及充電站的接入,進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析,直接監(jiān)視光伏、風(fēng)能、儲(chǔ)能系統(tǒng)、充電站運(yùn)行狀態(tài)及健康狀況,是一個(gè)集監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理為一體的管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)在安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上以經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行為目標(biāo),促進(jìn)可再生能源應(yīng)用,提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性、補(bǔ)償負(fù)荷波動(dòng);有效實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負(fù)荷,提高電力設(shè)備運(yùn)行效率、降低供電成本。為企業(yè)微電網(wǎng)能量管理提供安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了全新的解決方案。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)應(yīng)采用分層分布式結(jié)構(gòu),整個(gè)能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個(gè)層:設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層和站控層。站級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)及TCP/IP通信協(xié)議,物理媒介可以為光纖、網(wǎng)線、屏蔽雙絞線等。系統(tǒng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

系統(tǒng)可應(yīng)用于城市、高速公路、工業(yè)園區(qū)、工商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、智能建筑、海島、無(wú)電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。

五.微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)功能

①實(shí)時(shí)監(jiān)控:

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)界面包括系統(tǒng)主界面,包含微電網(wǎng)光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、充電站及總體負(fù)荷組成情況,包括收益信息、天氣信息、節(jié)能減排信息、功率信息、電量信息、電壓電流情況等。根據(jù)不同的需求,也可將充電,儲(chǔ)能及光伏系統(tǒng)信息進(jìn)行顯示。



② 光伏系統(tǒng)界面:

本界面用來(lái)展示對(duì)光伏系統(tǒng)信息,主要包括逆變器直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及報(bào)警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、并網(wǎng)柜電力監(jiān)測(cè)及發(fā)電量統(tǒng)計(jì)、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、輻照度/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)、發(fā)電功率模擬及效率分析;同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。



③ 儲(chǔ)能界面、PCS參數(shù)、BMS參數(shù):

本界面主要用來(lái)展示本系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝機(jī)容量、儲(chǔ)能當(dāng)前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。



④儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS電網(wǎng)側(cè)、交流側(cè)、直流側(cè)數(shù)據(jù)界面:

本界面用來(lái)展示對(duì)PCS電網(wǎng)側(cè)、交流側(cè)、直流側(cè)數(shù)據(jù),主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)等。

⑤ 儲(chǔ)能電池簇運(yùn)行數(shù)據(jù)界面:

本界面用來(lái)展示對(duì)電池簇信息,主要包括儲(chǔ)能各模組的電芯電壓與溫度,并展示當(dāng)前電芯的電壓、溫度值及所對(duì)應(yīng)的位置。

⑥ 風(fēng)電界面:

本界面用來(lái)展示對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)信息,主要包括逆變控制一體機(jī)直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及報(bào)警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、風(fēng)速/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)、發(fā)電功率模擬及效率分析;同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。



⑦ 充電站界面:

本界面用來(lái)展示對(duì)充電站系統(tǒng)信息,主要包括充電站用電總功率、交直流充電站的功率、電量、電量費(fèi)用,變化曲線、各個(gè)充電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)等。


Acrel2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)能夠對(duì)微電網(wǎng)的源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)能系統(tǒng)、充電負(fù)荷進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、診斷告警、全景分析.有序管理和高級(jí)控制,滿足微電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視全面化、安全分析智能化、調(diào)整控制前瞻化、全景分析動(dòng)態(tài)化的需求,完成不同目標(biāo)下光儲(chǔ)充資源之間的靈活互動(dòng)與經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)能源效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益較大化。



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