关于光储充示范基地运行情况的简单说明.docx
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关于光储充示范基地运行情况的简单说明
关于光储充示范基地运行情况的简单说明
一、项目概况
光储充示范基地项目坐落于河北省保定市蠡县，位于保定中泰新能源科技有限公司蠡县生产基地厂区西南侧。
集成光伏发电、储能、充电桩、智慧路灯、光伏车棚、节能预制装配房等多种设施设备，占地面积1384.25平方米，共投资271.45万元，是保定市首个集“发、储、配、用、云”等核心系统于一体的绿色智慧产业园区项目。
立足光伏产业，结合产业链相关企业，深入延伸，主要展示新能源发电、储能利用、节能减排等功能和作用，自2018年8月份调试运行以来，运行稳定，效果良好。
二、系统介绍
光储充示范基地项目集“智慧路灯照明”、“光伏+取暖”、“智慧泊车”、“光伏+智慧车棚”、“新能源汽车充电”、“智慧储能”、“智慧能源调度”、“智慧运维”等多维一体的解决方案。
光储充示范基地项目是由分布式电源、用电负荷、配电设施、监控和保护装置等组成的小型发配用电系统，也称为微电网。
它主要由太阳能电池方阵、PCS整流变流器、储能电池组、充电桩等部分组成，通过工程设计，形成为一个整体设备。
系统示意图如图1所示，EMS能量管理系统拓扑图如图2所示，设备清单如下表1所示。
图1光储充示范基地系统示意图
图2EMS能量管理系统拓扑图
表1光储充示范基地主要发电设备清单
序号
名称
型号
数量
单位
备注
1
交流充电桩
单相交流EVA-07-220-LZF
1
台
2
一体式直流快速充充电桩
直流快速充电桩EVD20-60-XS
2
台
3
充电机模块
15KWESA153M500-1M3
8
块
4
储能变流器PCS
GSE050TS（50KW）
1
台
5
离电储能系统
S90KAI-LP2770134
1
台
6
锂电池组
2P176S
1
套
7
电池模组
2P4S
44
个
8
电池箱
2P16S
11
个
9
电池架
176S8P
1
个
10
集装箱
20尺（L6058*W2438*H2896）
1
套
11
组件
双波多晶150W
11
块
12
组件
多晶五栅270W
84
块
13
逆变器
8kW
1
台
14
逆变器
20kW
1
台
15
空气源热力泵
6P
1
台
该项目结合光伏停车场安装光伏组件及预制房屋顶安装光伏组件，白天光伏发电期间属于电价高峰时段或用电高峰期，光伏发电直接供本地负荷使用，自发自用实现光伏发电收益最大化。
PCS锂电池储能系统充电，在电价低谷时段由电网向其充电（仅在晚上11点-早上7点）。
白天用电高峰时段（10:
00-15:
00、18:
00-23:
00）储能系统向充电桩输出电能，或在电能盈余情况或电价高峰时段，储能系统释放电能供本地负荷使用；所配储能需在光伏不发电的情况下，保证2天的充电需求所用。
储能的PCS功率容量至少需满足充电桩满功率工作时由储能供电而不取电网的电，储能的能量容量需满足当天充电所需的能量。
可实现如下功能：
A.电动汽车充电
可满足园区车辆及外来车辆的充电需求，带来充电收益
B.削峰填谷
利用储能削峰填谷，做峰谷差收益
C.电力增容
在用电高峰阶段，利用储能向电网并网反向送电，增大园区配电容量。
1.各分部介绍
1）智慧路灯
智慧路灯融合多项专利技术，基于网络的中央管理系统统一远程监控和控制每一盏灯、道路用摄像机、紧急报警系统、以及集成于智慧灯杆上的汽车充电桩，灵活实现多组、单组、个体控制等对道路灯具的精确控制。
可实现：
1 能耗计算：
及时传输能耗数据，让精确的能源管理成为可能；
2 维护方便：
故障即时反馈，让维护更有计划性；
3 资产跟踪：
道路产品位置精准定位；
4 实时监控：
实时监测检测每盏路灯使用情况；
5 调试简便：
“即插即联”调试简便；
6 系统安全：
多重防护防黑客入侵恶意控制；
7 智能管理：
分析路灯使用情况数据，便于预测性管理
2）光伏+智慧车棚
光伏+智慧车棚利用车棚顶搭建光伏系统构成光伏发电系统，可提供交流并网和直流并网两种模式。
市电断电情况下，直流并网模式可将园区光伏作为备用电源给园区交直流负载供电。
交流并网模式必需采取防孤岛保护功能，停止发电，造成电能浪费。
一方面做成光伏并网系统，为园区提供能源补给，另一方面，新能源汽车充电桩就地从车棚取电，减少远程传输的电能损耗。
另外，与露天车位相比，做成车棚，对车辆本身也是一种保护。
3）新能源汽车充电
电动汽车充放电系统可实现电动汽车的充电功能和电动汽车向电网的反向放电功能。
一个充放电单元直流30kW和交流7kW，外接2个直流充电桩和1个交流充电桩。
4）智慧储能
智慧储能根据系统调度，实现直流母线和电池能量的双向流动。
一个储能单元每小时可实现约100kWh电池电能的充放能力。
采用最新优化的硬件设计，配合先进的控制算法，多机并联功率100kW，具有正反向切换速率快、恒功率范围宽、低压恒流能力强、待机功耗极小等多种优点。
5）智慧能源调度、智慧运维-微网能量管理系统
微网能量管理系统是智能监控云平台，可实现园区配电、园区能耗、光伏、微网箱变的实时远程监控和管理的功能。
2.技术关键
系统设计计算应包括：
太阳能组件容量的确定、变压器容量的计算、储能所需能量分析等，这些计算可根据用户的要求来提供。
1）太阳能组件容量的确定
太阳能组件容量的确定要结合光伏停车棚的占地面积及结构设计进行确定。
以该项目为例：
设置7个停车位，每2个停车位设置1台双枪充电桩，共3台充电桩；光伏组件设计安装共计240块，按每块组件功率275W，光伏组件安装容量共计240*275=66kW。
光伏组件1W按其使用寿命25年年均发电1.1kWh/年计算，则66kW每天发电量约为：
66000*1.1/365≈200kWh。
太阳能组件的选型规格如下：
组件的型号：
ZT275P-29b
组件的数量：
240块
装机的容量：
66kWp
2）变压器容量的计算
电变压容量（SN）选择主要根据充电站内充电机的输出功率，充电机数量N、充电机需用系数Kx及变压器最佳负荷率βm，功率因数COSΦ来进行计算。
充电站的总功率P1=300kW
充电站的计算负荷P=Kx*P1=0.8*300=240KW，
Kx——为需要系数，一般在70%-80%之间，我们取Kx为0.8；
计算容量S=P/COSΦ=240/0.92=260KVA，
变压器的功率因数取
SN=S/β=260/0.75=346KVA，
β——为变压器的最佳负载率，一般在0.5-0.8之间，我们取0.75；
因此变压器可以选1个400KVA的变压器。
（根据现场实际情况确定变压器是否扩容）
3）储能所需能量分析
按照项目需求分析，光伏所发出电能全部自发自用，每天发电量200kWh左右（此处参照200kWh计算）。
300kW的充电桩每天工作时间为3个小时，需要的电能考虑到约900kWh.充电桩所需的电能一部分取自光伏，剩余差额由储能进行削峰填谷所存储的电能进行补充。
此处需确认的为两点：
A.功率容量：
功率容量即为PCS的功率，尽管储能在夜间低谷期进行充电，且因夜间充电时间为8个小时，所需PCS功率不大；但考虑到在充电设备满功率工作时，所需电能全部由储能来提供，因此充电桩的功率决定了PCS的功率必须大于等于充电桩的功率。
因PCS在负载率大于20%情况下，效率能达到95%以上；负载率大于80%情况下，效率能达到99%以上。
按PCS功率平均效率97%计算，储能的功率容量为：
Epcs=300/97%=310kW
B.能量容量：
电池存储的电量为充电桩所需电量与光伏电量的差额；考虑到锂电池放电深度对循环寿命的影响，在80%放电深度的条件下，储能电池的循环寿命及经济性最优。
按照要求所需的储能电池容量为：
Ebattery=（900-200）/0.8=875kWh
3.创新点及优势
1）和传统配电网相比，新能源微网设备投资降低30%；
2）交直流微网柔性交互，用能成本下降30%；
3）电动汽车有序充放电，实现新能源消纳、移峰填谷；
4）分布式储能广泛参与，实现直流系统稳定、供电可靠；
5）无感知并网离网切换，实现重要负荷不间断供电；
6）海量微型传感器应用，实现全景信息融合，智能主动运维；
7）源网荷储车供需互动，实现新能源微电网新业态；
8）“汽车充电网”和“新能源微网”双向融合系统可实现能量双向流动、多能柔性互补。
三、投资效益
1.技术及经济效益
分布式光伏上网电价有国家给的补贴0.32元/度，光伏发电全部自发自用，为电动车充电用。
按照目前电动车充电每度电电费为1元，充电服务费根据地区略有不同，以河北保定地区为例，保定地区充电服务费为0.6元/度。
保定属暖温带大陆性季风气候区，主要气候特点是：
四季分明，春季干燥多风，夏季炎热多雨，雨、热同季，秋季天高气爽，冬季寒冷干燥。
多年平均气温13.4℃，1月平均气温-4.3℃，7月平均气温26.4℃。
年平均日照时数2511.0小时，占可照时数的56%。
年平均降水量492.45毫米。
根据保定地区的气候条件，初步预估保定地区年日照天数为365天。
则：
光伏发电总量为：
Wtotall=Wdayl*Duse=200*365=73000度
式中：
Wdayl为光伏每天发电量，Duse为年日照天数。
充电系统为300kW,按照充电每天工作三小时，则充电系统的耗电为900kWh。
储能系统在满足两天备电时间外，需满足充电所需的电能，则储能系统每天存储的电力为900kWh。
光伏发电用于充电的度电价格为：
Mvaluel=Mallowance+Mcost+Mservice=0.32+0.9098+0.6=1.8298元
式中：
Mallowance为光伏发电度电补贴，Mcost为度电电费（因光伏发电时段处于电网用电高峰时段，因此此处的度电电费为高峰时段的电价），Mservice为充电服务费。
光伏所发出电量每年的总收入为：
Myl=Mvaluel*Wtotall=133575.4元
由表可知，高峰时段的电价为0.9098元/kWh，低谷时段电价为0.4134元/kWh。
则峰谷价差为：
Mc=0.9098-0.4134=0.4964元
储能之后充电的度电收入为：
Mvaluees=Mc+Mservice=0.4964+0.6=1.0964元
每天储能提供的电能为700kWh,则全年储能提供的电能为
Wtotalc=Wdayc*Dusec=700*365=255500度
Myc=Mvaluees*Wtotalc=280130.2元
光储充年收益为：
Yincome=Myl+Myc=133575.4+280130.2=413705.6元
光储充回收期：
1）光伏组件投资成本：
66000W*3.5¥/W=231000元；
2）充电桩投资成本：
300000W*0.6¥/W=180000元；
3）储能电池投资成本：
875kWh*2500¥/kWh=2187500元；
4）PCS整流变流器投资成本：
360000W*0.6¥/W=216000元；
回收期：
总投资/年收益=2714500/413705.6≈6.56，则大概需要6.5年即可收回投资成本。
其中，光伏发电选择全额销售的模式，即发出来的电，全部卖给国家电网。
储能选择在夜间22点至次日6点前充满，在早晨8点开始放电和下午4点开始放电。
以下截取2018年和2019年1-6月份用电情况记录，简单做一对比分析。
表22018年和2019年1-6月份办公楼用电量统计
月份
峰
平
谷
合计
总价（元）
201801
2453
1823
167
4443
2990.63
201802
1675
1347
101
3123
2095.09
201803
1070
854
89
2013
1343.25
201804
999
922
122
2043
1337.86
201805
1119
736
95
1950
1317.00
201806
1258
1131
149
2538
1666.19
201901
2794
1848
230
4872
3291.65
201902
1412
1296
190
2898
1893.03
201903
1888
1001
207
3096
2102.80
201904
1856
1111
198
3165
2136.72
201905
951
720
201
1872
1214.39
201906
986
1020
220
2226
1417.09
从上表中可以看到，每年3-5月份，电量使用较少，主要是3-5月份办公楼不需要供暖和供冷。
还可以看出2019年1-6月份谷时用电明显高于2018年，这主要是由于2019年储能设备投运，夜间充电导致的电量上升。
如果考虑储能每天充放电的电量，则统计数据如下表所示：
表32019年1-6月份办公楼用电情况统计
月份
峰
平
谷
储能充电
储能放电
合计
总价（元）
一月
2794
1848
230
76.7
65.40
4872
3291.658
二月
1412
1296
190
76.6
65.70
2898
1893.037
三月
1888
1001
207
76.7
65.70
3096
2102.809
四月
1856
1111
198
76.7
66.00
3165
2136.722
五月
951
720
201
76.8
65.97
1872
1214.399
六月
986
1020
220
76.6
65.74
2226
1417.093
从上表中可以看出，储能单元每天夜间充电大约76.68kWh，白天放电65.75kWh。
根据河北省南部电网销售电价表可以算出，每天完成一个充放电的盈利为：
65.75×0.7771-76.68×0.3487=24.3560元，
全年每天完成一个充放电的盈利为：
24.3560×365=8,889.94元。
当然，根据厂区需要，我们可以调整设置为一天两个循环，即夜间充满，早上8点-12点放电，下午12点-16点充满，16点-20点放电，这样设置，一天两个循环，则每天的盈利为：
65.75×0.7771-76.68×0.3487+65.75×0.7771-76.68×0.5629=32.2872元
则全年每天两个充放电循环的盈利为：
32.2872×365=11,784.81元。
另外，储能系统为并离网系统，在突发性停电的过程中，我公司办公楼正常供电一段时间，厂区启动备用电源，办公楼用电不受影响。
2.技术创新能力及社会效益
1）节能减排效益
项目以清洁能源和可再生能源为主，相对于传统能源系统节能减排效益明显，预计每年节约标准煤约15.84吨，减少碳排放43.87吨，减少二氧化硫排放1.32吨，减少碳氧化物排放0.66吨。
2）额外收益：
使用中泰光储充云智能系统，合理分配能源，真正实现能源的智能调配，从而实现经济效益最大化，获得更多的额外收益。
3）调整电网：
智能园区能源自给自足，实现完全自发自用，剩余储存的模式，减少电网调配，减少国家财政支出，可以将结余财政更大力度投入教育、科研，使国家科技飞速进步。
四、特色及优势
光储充示范基地项目，立足光伏产业，结合产业链相关企业，深入延伸，集“智慧照明”、“智慧泊车”、“光伏+智慧车棚”、“新能源汽车充电”、“智慧储能”、“智慧能源调度”、“智慧运维”等多维一体的解决方案，旨在解决大城市新能源汽车充电问题和实现区域的能源结构调整。
光储充示范基地项目，是微电网的组成部分，属于柔性方案，随时增容扩容，具备控制简单、快速调度、削峰填谷、调峰调频和短时间离网运行的特点，特别适合有短时间脉冲负荷的场景使用。
光储充示范基地项目独有的多分支储能系统，能够在单台储能变流器直接接入不同品牌、不同类别、不同SOC的电池，消除由于不同的电池组并联之间产生的环流问题，以及减少电池梯次利用后复杂的筛选环节，延长整个系统的寿命。
以独有的模块化PCS和控制系统为核心，灵活搭配不同类型的电池，形成满足不同用户需求的工商应用储能方案。
储充系统的储能单元一般采用集成了储能电池、PCS、能量管理系统、消防温控等单元的一体化集装箱设计方案。
占地面积小，集中化程度高，便于系统控制和维护保养。
左侧为电池舱，右侧为设备舱。
该项目具有以下几点优势：
1）完备的温控系统及通风系统保证良好的散热及温度控制，电池始终处于最佳的工作温度；
2）完备的储能电池单元消防装置,保证系统极高的安全指数；
3）可视监控及门锁异常报警装置，更好的保证客户财产安全；
4）IP55的防护等级设计，防水防尘，提高设备的可靠性，降低维护工作量。
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