光储充系统设计与商业模式

2023-07-14 17:26

场景定义

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随着电动汽车的快速普及，充电设施的需求也日益增长。然而，不同的充电场景对充电设施的需求是不同的。因此，在规划充电设施时，我们需要考虑到不同的场景和需求。

首先，我们需要确定充电场景。城市、高速、园区等不同场景都有不同的需求。在城市场景下，私家车为主，因此即插即用的慢充桩就可以满足需求，而且保护电池。而在高速场景下，长途车为主，需要大量快充桩以满足时间紧迫的需求。据白皮书显示，70%以上的用户认为高速服务区的充电排队时间过长，接近50%的客户觉得功率太小，需要更多的快充桩。

然而，场景并非划分得非常清晰，有时需要考虑多个场景下的需求叠加，因此我们需要考虑实际的负荷情况，进行容量和功率的配置。

系统介绍

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常见的光储充系统一般包含四个主要部分，分别是平台服务系统、充电系统、配电系统和安防系统。其中，平台服务系统是整个系统的核心，包括系统监控、数据采集、远程控制等功能。通过平台服务系统，可以实现对光储充系统的实时监测和管理，以保证系统的正常运行和提升充电服务的效率。

充电系统是光储充系统的主要设备，包括逆变器、光伏组件、电池、充电桩等。光伏板是光储充系统的核心组成部分。配电系统主要包括变压器、开关柜、电缆等设备。通过配电系统，可以实现对光储充系统产生的电能进行合理的分配和调节。安防系统主要包括视频监控、告警系统等。通过安防系统，可以对充电设备进行实时监控和管理，及时发现和解决可能存在的安全隐患。

策略制定

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3.1 自发自用模式

该模式的主要目标是尽量利用光伏发电的电能，优先为电动车充电。举例来说，在商场的停车场中，晚上有大量的电动车进入，这时候光伏发电已经较弱。因此，需要在光伏发电高峰期间储存一定的电量，在晚上高峰期间使用。此外，大量电动车的接入还会导致负荷冲击，需要使用储能设备对负荷进行缓冲和调节。电池可以在光伏充裕的时候优先为电动车充电，多余的电能则可以储存到电池中，以满足清晨或夜间的供电需求。同时，光储充系统还需要考虑光伏的接入容量、电池充放电功率和光伏发电与电动车用电量的关系，以制定最优化的策略规划。

3.2 应对分时电价模式

不同地区在不同时间段内采用不同的电力收费价格，以鼓励用电端尽量保持用电平衡。针对电动汽车充电桩，在高峰期充电的价格上涨，此时光储充系统可以在光伏能量溢出的时候把能量储存起来，在充电的高峰时期使用。建设该光储充系统需要考虑峰谷价差和用电高峰，例如峰值价格1.14，谷期价格0.31，峰谷价差达到8毛以上，同时这个峰值价格又是在电动车充电高峰期，这样就能有更大的收益。与自发自用不同，分时电价是价格响应的。

3.3 备用模式

电源备用的需求主要包括三类。首先是刚性需求，由于变压器容量受限和供电成本高，需要使用储能进行扩容，减少变压器的压力。其次是应急需求，例如夏季限电时，电源备用可以支撑电动汽车充电需求，同时光储充系统也是一个微电网，在离网模式下也能支持重要设备。第三类是纯离网场景，需要配置更多电池容量，以确保不同时间段的功率需求得到满足。

3.4 需量管理和动态扩容

需量是指电网公司会每隔一段时间检测工厂买电功率是否超过上报的需量值，超过则会收取额外费用。这时，储能系统可以检测并网点的功率，一旦大量充电桩接入，买电功率快超过需量，储能就放电，避免了额外收费的情况。动态增容则是指当工厂的买电功率超过变压器容量时，电池将储存的备用电量放出来，削减峰值功率，从而减少变压器增容的成本。这种场景在电动汽车充电桩大量接入时较为常见。建设该类电站需要考虑系统功率，以满足充电桩的使用需求。同时，还需要设置响应模式，能在买电功率超过设定值时，电池自动放电。此外，设计EMS软件，如设置轮流充电桩充电，降低充电功率等方式也可以减少瞬时从电网的买电量。

核心功能

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4.1 并离网切换

在正常情况下，负载会从电网取电，但是当电网突然断电时，系统自动切换到电池供电，并快速断开与配电网的连接，从而保证不会形成孤岛，对电网维修人员造成危害。

4.2 电池预留

通过设置电池的DOD，即电池的放电深度，当电池电量低于这个DOD时，只能充电，不能放电，从而实现电量预留。这样一来，储能系统就能够及时响应充电桩的用电高峰，同时也能够满足分时电价、需量管理、动态扩容等场景的需求。

4.3 三相不平衡输出

由于某些大功率充电桩是单相的，而电网是三相的，因此在其中一相可能相对充电功率较大，有些地方电网要求满足三相平衡。因此，储能系统需要具备三相不平衡输出或不平衡充电的功能，以满足不同负载的需求。

4.4 负载监控

储能系统还需要具备负载监控等功能，以便对用电情况和收益情况进行实时监控和数据分析，这一部分可以开发的功能有很多，如用电收益、碳收益等。除此之外，以下功能也是在特殊场景下常见的一些光储充电站所需要的功能。

商业前景

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多种应用场景意味着多种的商业模式。当光储充未来成为光储充放之后，就能够进入电力交易市场、实现电力辅助服务，甚至获得碳交易。此外，光储充还能与新兴技术进行结合。例如，利用AI技术进行数据分析，实现对光伏发电量、企业负载、电价等多种因素的智能预测，并优化调度系统能量。这时的策略就不局限于单纯的自发自用或者分时电价，而是一种更复杂，更经济的运行模式。又例如直流微网，光储直柔现阶段也是比较热门的话题，但是由于标准相对滞后、直流负载也没有大范围定义，所以没有大范围应用，但在未来，这也是一个与光储充强相关的领域。