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淺聊安科瑞光儲(chǔ)充一體化充電站的控制策略研究

瀏覽次數(shù):238更新時(shí)間:2024-08-20

 

張繼冬

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要: 隨著新能源汽車的快速發(fā)展,光儲(chǔ)充一體化充電站成為解決能源供應(yīng)和可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。本文以安科瑞光儲(chǔ)充一體化充電站為例,深入探討其控制策略。通過對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)和充電設(shè)施的協(xié)同控制,實(shí)現(xiàn)能源的高效利用、穩(wěn)定供電和成本優(yōu)化。分析了不同控制策略的原理和優(yōu)勢,并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場景提出了優(yōu)化建議,為光儲(chǔ)充一體化充電站的發(fā)展提供參考。

一、引言
在全球能源轉(zhuǎn)型和環(huán)境保護(hù)的大背景下,新能源汽車產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。然而,充電基礎(chǔ)設(shè)施的不足和電力供應(yīng)的不穩(wěn)定性成為制約新能源汽車普及的關(guān)鍵因素。光儲(chǔ)充一體化充電站將光伏發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)和充電設(shè)施有機(jī)結(jié)合,能夠?qū)崿F(xiàn)能源的自給自足、削峰填谷和穩(wěn)定供電,具有廣闊的發(fā)展前景。安科瑞作為一家專業(yè)的能源管理和智能電力設(shè)備供應(yīng)商,在光儲(chǔ)充一體化充電站領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。本文旨在研究安科瑞光儲(chǔ)充一體化充電站的控制策略,為提高其性能和推廣應(yīng)用提供理論支持。
二、安科瑞光儲(chǔ)充一體化充電站概述
(一)系統(tǒng)組成
安科瑞光儲(chǔ)充一體化充電站主要由光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、充電設(shè)施和控制系統(tǒng)組成。光伏發(fā)電系統(tǒng)利用太陽能將光能轉(zhuǎn)化為電能,為充電站提供清潔的電力來源。儲(chǔ)能系統(tǒng)可以存儲(chǔ)光伏發(fā)電的多余電能或在電網(wǎng)低谷時(shí)段充電,在電網(wǎng)高峰時(shí)段或光伏發(fā)電不足時(shí)放電,實(shí)現(xiàn)削峰填谷和穩(wěn)定供電。充電設(shè)施包括交流充電樁和直流充電樁,為新能源汽車提供快速、便捷的充電服務(wù)。控制系統(tǒng)則負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)充電站的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測、控制和管理。
(二)工作原理
在白天,光伏發(fā)電系統(tǒng)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能,一部分電能直接供給充電設(shè)施為新能源汽車充電,另一部分電能存儲(chǔ)到儲(chǔ)能系統(tǒng)中。當(dāng)光伏發(fā)電量大于充電負(fù)荷時(shí),多余的電能可以回饋到電網(wǎng),實(shí)現(xiàn)能源的高效利用。在夜間或光伏發(fā)電不足時(shí),儲(chǔ)能系統(tǒng)放電為充電設(shè)施供電,保證充電站的持續(xù)運(yùn)行。同時(shí),控制系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷、光伏發(fā)電量和儲(chǔ)能系統(tǒng)狀態(tài)等因素,實(shí)時(shí)調(diào)整充電功率和儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電策略,以實(shí)現(xiàn)能源管理。
三、控制策略分析
(一)光伏發(fā)電系統(tǒng)控制策略
  1. 最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)
    光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率受到光照強(qiáng)度和溫度等因素的影響,存在最大功率點(diǎn)。采用 MPPT 控制策略可以實(shí)時(shí)跟蹤光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn),提高發(fā)電效率。常見的 MPPT 算法有擾動(dòng)觀察法、電導(dǎo)增量法等。

  2. 孤島檢測與保護(hù)
    當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障或停電時(shí),光伏發(fā)電系統(tǒng)可能會(huì)繼續(xù)向負(fù)載供電,形成孤島現(xiàn)象。孤島檢測與保護(hù)策略可以及時(shí)檢測到孤島現(xiàn)象,并采取相應(yīng)的保護(hù)措施,確保人員和設(shè)備的安全。

(二)儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略
  1. 充放電控制
    儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電控制是實(shí)現(xiàn)削峰填谷和穩(wěn)定供電的關(guān)鍵。根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷、光伏發(fā)電量和儲(chǔ)能系統(tǒng)狀態(tài)等因素,控制系統(tǒng)可以制定合理的充放電策略。例如,在電網(wǎng)低谷時(shí)段充電,在電網(wǎng)高峰時(shí)段放電;當(dāng)光伏發(fā)電量大于充電負(fù)荷時(shí)充電,當(dāng)光伏發(fā)電量不足時(shí)放電等。

  2. 能量管理
    儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量管理主要包括容量管理、功率管理和壽命管理等方面。容量管理是指根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量和充放電特性,合理分配儲(chǔ)能容量,提高儲(chǔ)能系統(tǒng)的利用率。功率管理是指根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷和光伏發(fā)電量的變化,實(shí)時(shí)調(diào)整儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率,保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。壽命管理是指通過合理的充放電策略和控制參數(shù),延長儲(chǔ)能系統(tǒng)的使用壽命。

(三)充電設(shè)施控制策略
  1. 智能充電控制
    充電設(shè)施的智能充電控制可以根據(jù)新能源汽車的電池狀態(tài)、充電需求和電網(wǎng)負(fù)荷等因素,自動(dòng)調(diào)整充電功率和充電時(shí)間,實(shí)現(xiàn)快速、安全、高效的充電。例如,采用恒流恒壓充電模式、智能充電調(diào)度算法等。

  2. 有序充電管理
    有序充電管理是指通過對(duì)充電設(shè)施的合理調(diào)度和控制,實(shí)現(xiàn)新能源汽車的有序充電,避免充電高峰對(duì)電網(wǎng)造成過大的沖擊。例如,采用分時(shí)電價(jià)、預(yù)約充電等方式,引導(dǎo)用戶在電網(wǎng)低谷時(shí)段充電。

四、安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺(tái)系統(tǒng)選型方案

(一)概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費(fèi)運(yùn)營云平臺(tái)系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)接入系統(tǒng)的電動(dòng)電動(dòng)自行車充電站以及各個(gè)充電整法行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控,實(shí)時(shí)監(jiān)控充電樁運(yùn)行狀態(tài),進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理,交易結(jié)算,資要管理、電能管理,明細(xì)查詢等。同時(shí)對(duì)充電機(jī)過溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過壓,欠壓,絕緣低各類故障進(jìn)行預(yù)警;充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng),用戶通過微信、支付寶,云閃付掃碼充電。

(二)應(yīng)用場所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實(shí)業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)。

(三)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

淺聊安科瑞光儲(chǔ)充一體化充電站的控制策略研究

系統(tǒng)分為四層:

(1)即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)層和客戶端層。

(2)數(shù)據(jù)采集層:包括電瓶車智能充電樁通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù),并進(jìn)行電能計(jì)量和保護(hù)。

(3)網(wǎng)絡(luò)傳輸層:通過4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

(4)數(shù)據(jù)層:包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器,應(yīng)用服務(wù)器部署數(shù)據(jù)采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站,數(shù)據(jù)服務(wù)器部署實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。

(5)應(yīng)客戶端層:系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費(fèi)平臺(tái)。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動(dòng)充電。

小區(qū)充電平臺(tái)功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏、實(shí)時(shí)監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計(jì)分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能,同時(shí)為運(yùn)維人員提供運(yùn)維APP,充電用戶提供充電小程序。

(四)安科瑞充電樁云平臺(tái)系統(tǒng)功能

1.智能化大屏

智能化大屏展示站點(diǎn)分布情況,對(duì)設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時(shí)長、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯示,同時(shí)可查看每個(gè)站點(diǎn)的站點(diǎn)信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統(tǒng)一管理小區(qū)充電樁,查看設(shè)備使用率,合理分配資源。

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2.實(shí)時(shí)監(jiān)控

實(shí)時(shí)監(jiān)視充電設(shè)施運(yùn)行狀況,主要包括充電樁運(yùn)行狀態(tài)、回路狀態(tài)、充電過程中的充電電量、充電電壓/電流,充電樁告警信息等。

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3.交易管理

平臺(tái)管理人員可管理充電用戶賬戶,對(duì)其進(jìn)行賬戶進(jìn)行充值、退款、凍結(jié)、注銷等操作,可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細(xì)信息。

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4.故障管理

設(shè)備自動(dòng)上報(bào)故障信息,平臺(tái)管理人員可通過平臺(tái)查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理,同時(shí)運(yùn)維人員可通過運(yùn)維APP收取故障推送,運(yùn)維人員在運(yùn)維工作完成后將結(jié)果上報(bào)。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。

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5.統(tǒng)計(jì)分析

通過系統(tǒng)平臺(tái),從充電站點(diǎn)、充電設(shè)施、、充電時(shí)間、充電方式等不同角度,查詢充電交易統(tǒng)計(jì)信息、能耗統(tǒng)計(jì)信息等。

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6.基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺(tái)建立運(yùn)營商戶,運(yùn)營商可建立和管理其運(yùn)營所需站點(diǎn)和充電設(shè)施,維護(hù)充電設(shè)施信息、價(jià)格策略、折扣、優(yōu)惠活動(dòng),同時(shí)可管理在線卡用戶充值、凍結(jié)和解綁。

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7.運(yùn)維APP

面向運(yùn)維人員使用,可以對(duì)站點(diǎn)和充電樁進(jìn)行管理、能夠進(jìn)行故障閉環(huán)處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況,進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置,同時(shí)可接收故障推送

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8.充電小程序

面向充電用戶使用,可查看附近空閑設(shè)備,主要包含掃碼充電、賬戶充值,充電卡綁定、交易查詢、故障申訴等功能。

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五、系統(tǒng)硬件配置

 

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五、結(jié)論

安科瑞光儲(chǔ)充一體化充電站作為一種新型的充電基礎(chǔ)設(shè)施,具有能源自給自足、削峰填谷和穩(wěn)定供電等優(yōu)勢。通過對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)和充電設(shè)施的協(xié)同控制,可以實(shí)現(xiàn)能源的高效利用、成本優(yōu)化和可持續(xù)發(fā)展。本文對(duì)安科瑞光儲(chǔ)充一體化充電站的控制策略進(jìn)行了深入研究,分析了不同控制策略的原理和優(yōu)勢,并提出了優(yōu)化建議。未來,隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用場景的不斷拓展,光儲(chǔ)充一體化充電站的控制策略將不斷完善和創(chuàng)新,為新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供更加可靠的能源保障。

參考文獻(xiàn)

[1]錢程.儲(chǔ)能式電動(dòng)汽車充電樁的設(shè)計(jì)D],安徽理工大學(xué),2018.

[2]王迎州,艾青,何建民,余加民.光儲(chǔ)充一體化充電站的控制策略研究

[3]企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版.

作者簡介

張繼冬,男,安科瑞電氣股份有限公司。

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