淺談新能源汽車光儲充一體化設計與應用方案

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：當前，傳統(tǒng)的電網(wǎng)供電充電方式存在速度慢、高峰期負荷大等問題，無法滿足新能源汽車用戶的快速充電需求，已成為制約新能源汽車大規(guī)模商用的瓶頸，因此設計一種快速、綠色、智能的新充電模式迫在眉睫?！肮鈨Τ?一體化充電站通過集成光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)和智能充電系統(tǒng)，可以實現(xiàn)快速便捷的綠色充電，確保充電站自主可靠運行，解決新能源汽車充電難題，具有良好的經(jīng)濟性和環(huán)境效益，對促進新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重大意義。該文分析新能源汽車“光儲充"一體化充電站設計方案，對該方案進行性能評估和試驗論證，從而實現(xiàn)綠色環(huán)保的快速充電。

關(guān)鍵詞：新能源汽車；光伏發(fā)電；儲能系統(tǒng)；快速充電站

0引言

隨著新能源汽車的快速發(fā)展，充電設施建設不完善已經(jīng)成為制約新能源汽車大規(guī)模商用的主要原因。目前，新能源汽車充電設施主要依賴電網(wǎng)供電，存在充電速度慢、高峰期負荷大等問題，難以滿足用戶的快速充電需求。因此，設計一種快速、便捷、綠色的新能源汽車充電站十分必要。本文針對這一需求，設計一種“光儲充"一體化新能源汽車充電站方案。該方案通過將高效的光伏發(fā)電系統(tǒng)、大容量儲能系統(tǒng)和智能充電系統(tǒng)有機結(jié)合，可實現(xiàn)充電站的自主供電和智能化控制，提供高效、便捷的快速充電服務。

1新能源汽車“光儲充"一體化充電站設計方案

新能源汽車逐漸普及，對高效、便捷、綠色的充電設施需求不斷增加?！肮鈨Τ?一體化充電站通過太陽能光伏板吸收太陽能，將其轉(zhuǎn)化為電能進行儲存，再通過快速充電樁為新能源汽車提供充電服務。這種模式有利于充分利用清潔能源，減少對傳統(tǒng)電網(wǎng)的依賴，降低能源消耗和減少環(huán)境污染。此外，“光儲充"一體化充電站還能夠加速新能源汽車的推廣應用，提高充電效率，緩解充電設施不足的問題，并為用戶提供更為便捷的充電體驗，進一步促進新能源汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1.1總體設計思路

新能源汽車“光儲充"一體化充電站的總體設計思路：系統(tǒng)集成光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)和智能充電系統(tǒng)，從而實現(xiàn)快速綠色充電和充電站獨立供電。其中，光伏發(fā)電系統(tǒng)選用高效的太陽能組件，并配套智能跟蹤系統(tǒng)、優(yōu)化的并網(wǎng)系統(tǒng)及完善的運行維護體系，可實現(xiàn)經(jīng)濟環(huán)保的綠色發(fā)電；儲能系統(tǒng)采用大容量、長使用壽命的鋰電池，配套智能BMS系統(tǒng)，可實現(xiàn)對電池的安全監(jiān)控和優(yōu)化管理；智能充電系統(tǒng)可實現(xiàn)對多路快速直流充電樁的統(tǒng)一監(jiān)控和優(yōu)化調(diào)度，以及用戶管理、計費等功能。這三大系統(tǒng)互為支撐、兼容良好，可形成穩(wěn)定、經(jīng)濟、智能的一體化充電解決方案。該設計方案集技術(shù)、經(jīng)濟、管理優(yōu)化于一體，既能解決電動汽車快速充電難題，也可實現(xiàn)充電站的獨立自主運行，是新能源汽車充電基礎設施建設的重要實踐路徑。也就是說，為充電站配備大量的高效光伏組件，采用智能優(yōu)化技術(shù)提高發(fā)電效率；設置大容量電池作為儲能系統(tǒng)，平滑光伏發(fā)電的間歇性；通過的電力電子設備和控制算法實現(xiàn)快速直流充電；搭建智能充電管理平臺，對充電過程進行優(yōu)化管理，提供充電預約、計費等功能服務。這樣，在白天光伏發(fā)電系統(tǒng)可為新能源汽車充電，夜間和陰天則由電池提供電力以保障車輛正常運行，既可實現(xiàn)快速綠色充電，又能確保充電站的獨立自主供電。

1.2光伏發(fā)電系統(tǒng)設計

新能源汽車“光儲充"一體化充電站設計方案中的光伏發(fā)電系統(tǒng)設計是一個復雜的系統(tǒng)工程，需要考慮選用高效的太陽能電池、合理安排布局、建立智能化的跟蹤和控制系統(tǒng)等多個方面。

其一，工程師需要根據(jù)充電站位置的光照條件選擇轉(zhuǎn)換效率高、可靠性好的多晶硅或銅銦鎵硒（CIGS）等光伏電池組件，以確保光伏發(fā)電系統(tǒng)具有較高的發(fā)電效率。其二，需采用計算機輔助工程軟件，對充電站場地陽光進行分析，確定安裝光伏組件的佳傾角、行距和排距，以減少組件之間的相互遮擋對發(fā)電量的影響。其三，要考慮組件之間的通風設計，避免發(fā)電效率受高溫的負面影響。還需建立自動化或數(shù)字化的太陽能跟蹤系統(tǒng)，實現(xiàn)光伏組件的定時或?qū)崟r向陽跟蹤，進一步提升發(fā)電效率。其四，要搭建智能化的監(jiān)控系統(tǒng)，對光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作參數(shù)進行遠程監(jiān)測，并確保其能實現(xiàn)故障預警、自動報警等功能，保證系統(tǒng)的持續(xù)高效運行。通過科學的系統(tǒng)規(guī)劃設計和智能化的運行維護，光伏發(fā)電系統(tǒng)可以為充電站提供經(jīng)濟、穩(wěn)定、綠色的電力支撐，使整個充電站實現(xiàn)自主化供電。

1.3儲能系統(tǒng)設計

在新能源汽車“光儲充"一體化充電站設計中，儲能系統(tǒng)設計尤為關(guān)鍵。

1. “光儲充"一體化充電站可將太陽能光伏板產(chǎn)生的電能進行儲存，因此需要一個可靠的儲能系統(tǒng)來保證充電站能夠全天候提供穩(wěn)定的電能。儲能系統(tǒng)需要具備高效的充放電轉(zhuǎn)換率和較大的儲能容量，以滿足白天的太陽能收集和晚上的充電需求。同時，儲能系統(tǒng)還需要具備可靠的安全性能，能夠應對各種突發(fā)情況，從而確保充電站的持續(xù)運行和滿足用戶的充電需求。

2. 在儲能系統(tǒng)設計中，需要兼顧系統(tǒng)的智能化和可持續(xù)性?？梢酝ㄟ^智能充放電控制系統(tǒng)實現(xiàn)對儲能系統(tǒng)的管理，根據(jù)電網(wǎng)和充電需求實時調(diào)整儲能系統(tǒng)的運行狀態(tài)，提高能源利用效率。此外，為了確保儲能系統(tǒng)的可持續(xù)性，需要考慮儲能設備的使用壽命和回收利用。因此，在設計儲能系統(tǒng)時需要選擇高質(zhì)量、長循環(huán)壽命的電池組件，并考慮到電池組件的可持續(xù)利用和回收問題，以減少資源浪費，實現(xiàn)綠色環(huán)保的目標。

1.4智能充電系統(tǒng)設計

新能源汽車“光儲充"一體化充電站設計方案中的智能充電系統(tǒng)，是實現(xiàn)快速智能化充電管理的關(guān)鍵所在。該系統(tǒng)需要具備的充電控制算法，通過監(jiān)控電池電壓、電流、溫度等參數(shù)，優(yōu)化控制充電過程，實現(xiàn)快速充電。同時，需配置高功率的直流快速充電樁，并支持其對多輛新能源汽車同時快速充電。在智能充電系統(tǒng)設計中，還需建立的充電負荷預測模型，并根據(jù)光伏發(fā)電量和儲能系統(tǒng)容量進行科學調(diào)度，實現(xiàn)充電負荷的平滑化，避免系統(tǒng)超載。此外，需要搭建包含充電樁、車載系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的充電站通信網(wǎng)絡，實現(xiàn)對充電過程的實時監(jiān)控和管理，保障充電效率與安全。還可對用戶充電需求進行分析與預測，進而實現(xiàn)充電預約、優(yōu)先充電等差異化智能調(diào)度服務，并建立用戶注冊付費系統(tǒng)，提供充電賬單和繳費服務。

智能充電系統(tǒng)承擔對充電站所有資源進行科學管理與優(yōu)化配置的重任，既是實現(xiàn)快速、便捷、經(jīng)濟充電服務的關(guān)鍵所在，也是提升充電站整體智能化運營水平的重要組成部分。

2新能源汽車“光儲充"一體化充電站設計方案性能評估

在實施新能源汽車“光儲充"一體化充電站設計方案時，需要對其進行性能評估，重點從技術(shù)指標評估、經(jīng)濟效益評估兩個方面進行，以評估其性能優(yōu)劣。這對于進一步優(yōu)化設計方案，確保實現(xiàn)技術(shù)進步和經(jīng)濟效益大化具有重要意義。同時，也可以為該設計方案的實際應用提供參考依據(jù)。

2.1技術(shù)指標評估

在新能源汽車“光儲充"一體化充電站設計方案的性能評估中，技術(shù)指標評估是衡量充電站整體性能的關(guān)鍵。光伏發(fā)電系統(tǒng)性能指標的評估，是通過測量光伏板的轉(zhuǎn)換效率、輸出功率穩(wěn)定性、溫度系數(shù)、衰減率等參數(shù)來進行的。轉(zhuǎn)換效率直接關(guān)系每平方米光伏板能產(chǎn)生多少電力，是評估光伏板質(zhì)量的直觀指標；輸出功率穩(wěn)定性則反映了光伏發(fā)電系統(tǒng)在不同日照條件下的發(fā)電能力是否穩(wěn)定，這對于保證充電站的持續(xù)穩(wěn)定供電至關(guān)重要；溫度系數(shù)是評價光伏板在不同溫度下性能變化的指標，會影響光伏板在實際環(huán)境中的發(fā)電效率；衰減率是指光伏板隨著使用時間增加效率下降的速度，是評估光伏板長期使用價值的重要參數(shù)。

儲能系統(tǒng)性能指標評估還涉及其容量、充放電效率、循環(huán)壽命及整體穩(wěn)定性。儲能系統(tǒng)的容量決定了充電站能夠儲存多少電力，是保證在光伏發(fā)電不足時仍能滿足充電需求的基礎；充放電效率是評價電能在儲存和釋放過程中損耗程度的重要參數(shù)，直接關(guān)系系統(tǒng)的能源利用率；循環(huán)壽命反映了儲能設備可以經(jīng)受多少次充放電循環(huán)后仍能保持一定容量，是判斷儲能系統(tǒng)經(jīng)濟性和可靠性的關(guān)鍵指標；系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性包括儲能系統(tǒng)在長期運行過程中的安全性和環(huán)境適應能力，旨在保證充電站在各種環(huán)境下都能安全穩(wěn)定地工作。

2.2技術(shù)經(jīng)濟性評估

新能源汽車“光儲充"一體化充電站設計方案中的技術(shù)經(jīng)濟性評估主要體現(xiàn)在技術(shù)評估和經(jīng)濟性評估兩個方面。

一，技術(shù)評估?！肮鈨Τ?一體化充電站采用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)與電池儲能系統(tǒng)相結(jié)合的方案，可實現(xiàn)清潔能源的發(fā)電和儲能，供給新能源汽車充電使用。在技術(shù)評估方面，需要對光伏發(fā)電系統(tǒng)和儲能系統(tǒng)的性能進行評估。光伏發(fā)電系統(tǒng)的評估指標包括太陽能電池板的轉(zhuǎn)換效率、陣列布局設計、面積利用率等；儲能系統(tǒng)的評估指標包括電池的能量密度、循環(huán)壽命、充放電效率等。

二，經(jīng)濟性評估。在經(jīng)濟性評估方面，需要考慮“光儲充"一體化充電站的建設和運營成本，以及其與傳統(tǒng)充電站的對比。建設成本包括光伏發(fā)電系統(tǒng)和儲能系統(tǒng)的投資成本，以及充電設施和配套設備的成本；運營成本包括電力購買成本、設備維護成本等[6]。與傳統(tǒng)充電站相比，“光儲充"一體化充電站可以降低對傳統(tǒng)電網(wǎng)的依賴，減少能源購買成本，同時還可以通過銷售多余的電力回收一部分投資。

3新能源汽車“光儲充"一體化充電站設計方案試驗論證

在構(gòu)建好新能源汽車“光儲充"一體化充電站設計方案后，需要通過試驗對其進行具體分析。但考慮到充電站實地建設難度較大，所以主要從技術(shù)可行性和經(jīng)濟可行性兩個層面對其進行詳細論證，以驗證該新能源汽車“光儲充"一體化充電站設計方案的可行性，為其推廣應用提供決策依據(jù)。

一是技術(shù)可行性論證。工程師可通過計算機建模進行仿真試驗，驗證該充電站設計的關(guān)鍵技術(shù)指標。例如，在仿真試驗系統(tǒng)中建立“光儲充"充電站，該站采用60kW的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)、100kW·h的鋰電池儲能系統(tǒng)，支持6個120kW的快速直流充電樁。仿真試驗結(jié)果表明：該充電站可滿足日均充電服務2000車次的需求，大輸出功率可達600kW，儲能系統(tǒng)可確保夜間23時至次日7時實現(xiàn)正常充電，儲能效率在90%以上，驗證了充電站的獨立供電和快速充電的技術(shù)可行性。

二是經(jīng)濟可行性論證。通過對當前市場情況進行調(diào)查和分析，對充電站進行成本收益評估得出：單個充電站設備投資約為150萬元，投資回收期約為5.5年，投資內(nèi)部收益率在10%以上。由此可知，該方案具有良好的經(jīng)濟可行性。

4Acrel-2000MG充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

4.1平臺概述

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)國內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的經(jīng)驗，專門研制出的企業(yè)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)滿足光伏系統(tǒng)、風力發(fā)電、儲能系統(tǒng)以及充電站的接入，*進行數(shù)據(jù)采集分析，直接監(jiān)視光伏、風能、儲能系統(tǒng)、充電站運行狀態(tài)及健康狀況，是一個集監(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)定的基礎上以經(jīng)濟優(yōu)化運行為目標，促進可再生能源應用，提高電網(wǎng)運行穩(wěn)定性、補償負荷波動；有效實現(xiàn)用戶側(cè)的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負荷，提高電力設備運行效率、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)濟運行提供了全新的解決方案。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)應采用分層分布式結(jié)構(gòu)，整個能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個層：設備層、網(wǎng)絡通信層和站控層。站級通信網(wǎng)絡采用標準以太網(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。

4.2平臺適用場合

系統(tǒng)可應用于城市、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、無電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。

4.3系統(tǒng)架構(gòu)

本平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)進行設計，即站控層、網(wǎng)絡層和設備層，詳細拓撲結(jié)構(gòu)如下：

圖1典型微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)組網(wǎng)方式

5充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)解決方案

5.1實時監(jiān)測

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機界面友好，應能夠以系統(tǒng)一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測光伏、風電、儲能、充電站等各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各回路斷路器、隔離開關(guān)等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號。其中，各子系統(tǒng)回路電參量主要有：相電壓、線電壓、三相電流、有功/無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、有功/無功電度、頻率和正向有功電能累計值；狀態(tài)參數(shù)主要有：開關(guān)狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。

系統(tǒng)應可以對分布式電源、儲能系統(tǒng)進行發(fā)電管理，使管理人員實時掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息、儲能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲能單元運行功率設置等。

系統(tǒng)應可以對儲能系統(tǒng)進行狀態(tài)管理，能夠根據(jù)儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進行及時告警，并支持定期的電池維護。

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、風電、儲能、充電站及總體負荷組成情況，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，儲能及光伏系統(tǒng)信息進行顯示。

圖1系統(tǒng)主界面

子界面主要包括系統(tǒng)主接線圖、光伏信息、風電信息、儲能信息、充電站信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計列表等。

5.1.1光伏界面

圖2光伏系統(tǒng)界面

本界面用來展示對光伏系統(tǒng)信息，主要包括逆變器直流側(cè)、交流側(cè)運行狀態(tài)監(jiān)測及報警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計及分析、并網(wǎng)柜電力監(jiān)測及發(fā)電量統(tǒng)計、電站發(fā)電量年有效利用小時數(shù)統(tǒng)計、發(fā)電收益統(tǒng)計、碳減排統(tǒng)計、輻照度/風力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運行數(shù)據(jù)進行展示。

5.1.2儲能界面

圖3儲能系統(tǒng)界面

本界面主要用來展示本系統(tǒng)的儲能裝機容量、儲能當前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。

圖4儲能系統(tǒng)PCS參數(shù)設置界面

本界面主要用來展示對PCS的參數(shù)進行設置，包括開關(guān)機、運行模式、功率設定以及電壓、電流的限值。

圖5儲能系統(tǒng)BMS參數(shù)設置界面

本界面用來展示對BMS的參數(shù)進行設置，主要包括電芯電壓、溫度保護限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。

圖6儲能系統(tǒng)PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS電網(wǎng)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。

圖7儲能系統(tǒng)PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)、溫度值等。同時針對交流側(cè)的異常信息進行告警。

圖8儲能系統(tǒng)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時針對直流側(cè)的異常信息進行告警。

圖9儲能系統(tǒng)PCS狀態(tài)界面

本界面用來展示對PCS狀態(tài)信息，主要包括通訊狀態(tài)、運行狀態(tài)、STS運行狀態(tài)及STS故障告警等。

圖10儲能電池狀態(tài)界面

本界面用來展示對BMS狀態(tài)信息，主要包括儲能電池的運行狀態(tài)、系統(tǒng)信息、數(shù)據(jù)信息以及告警信息等，同時展示當前儲能電池的SOC信息。

圖11儲能電池簇運行數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對電池簇信息，主要包括儲能各模組的電芯電壓與溫度，并展示當前電芯的電壓、溫度值及所對應的位置。

5.1.3風電界面

圖12風電系統(tǒng)界面

本界面用來展示對風電系統(tǒng)信息，主要包括逆變控制一體機直流側(cè)、交流側(cè)運行狀態(tài)監(jiān)測及報警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計及分析、電站發(fā)電量年有效利用小時數(shù)統(tǒng)計、發(fā)電收益統(tǒng)計、碳減排統(tǒng)計、風速/風力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運行數(shù)據(jù)進行展示。

5.1.4充電站界面

圖13充電站界面

本界面用來展示對充電站系統(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、電量費用，變化曲線、各個充電站的運行數(shù)據(jù)等。

5.1.5視頻監(jiān)控界面

圖14微電網(wǎng)視頻監(jiān)控界面

本界面主要展示系統(tǒng)所接入的視頻畫面，且通過不同的配置，實現(xiàn)預覽、回放、管理與控制等。

5.1.6發(fā)電預測

系統(tǒng)應可以通過歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實測數(shù)據(jù)、未來天氣預測數(shù)據(jù)，對分布式發(fā)電進行短期、超短期發(fā)電功率預測，并展示合格率及誤差分析。根據(jù)功率預測可進行人工輸入或者自動生成發(fā)電計劃，便于用戶對該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控。

圖15光伏預測界面

5.1.7策略配置

系統(tǒng)應可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)、儲能系統(tǒng)容量、負荷需求及分時電價信息，進行系統(tǒng)運行模式的設置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期計劃、需量控制、防逆流、有序充電、動態(tài)擴容等。

具體策略根據(jù)項目實際情況（如儲能柜數(shù)量、負載功率、光伏系統(tǒng)能力等）進行接口適配和策略調(diào)整，同時支持定制化需求。

圖16策略配置界面

5.1.8運行報表

應能查詢各子系統(tǒng)、回路或設備*時間的運行參數(shù)，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、正向有功電能、尖峰平谷時段電量等。

圖17運行報表

5.1.9實時報警

應具有實時報警功能，系統(tǒng)能夠?qū)Ω髯酉到y(tǒng)中的逆變器、雙向變流器的啟動和關(guān)閉等遙信變位，及設備內(nèi)部的保護動作或事故跳閘時應能發(fā)出告警，應能實時顯示告警事件或跳閘事件，包括保護事件名稱、保護動作時刻；并應能以彈窗、聲音、短信和電話等形式通知相關(guān)人員。

圖18實時告警

5.1.10歷史事件查詢

應能夠?qū)b信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電芯溫度（鋰離子電池）、壓力（液流電池）、光照、風速、氣壓越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。

圖19歷史事件查詢

5.1.11電能質(zhì)量監(jiān)測

應可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)的電能質(zhì)量包括穩(wěn)態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進行持續(xù)監(jiān)測，使管理人員實時掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況，以便及時發(fā)現(xiàn)和消除供電不穩(wěn)定因素。

1）在供電系統(tǒng)主界面上應能實時顯示各電能質(zhì)量監(jiān)測點的監(jiān)測裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測點的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度*和正序/負序/零序電壓值、三相電流不平衡度*和正序/負序/零序電流值；

2）諧波分析功能：系統(tǒng)應能實時顯示A/B/C三相電壓總諧波畸變率、A/B/C三相電流總諧波畸變率、奇次諧波電壓總畸變率、奇次諧波電流總畸變率、偶次諧波電壓總畸變率、偶次諧波電流總畸變率；應能以柱狀圖展示2-63次諧波電壓含有率、2-63次諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電流含有率；

3）電壓波動與閃變：系統(tǒng)應能顯示A/B/C三相電壓波動值、A/B/C三相電壓短閃變值、A/B/C三相電壓長閃變值；應能提供A/B/C三相電壓波動曲線、短閃變曲線和長閃變曲線；應能顯示電壓偏差與頻率偏差；

4）功率與電能計量：系統(tǒng)應能顯示A/B/C三相有功功率、無功功率和視在功率；應能顯示三相總有功功率、總無功功率、總視在功率和總功率因素；應能提供有功負荷曲線，包括日有功負荷曲線（折線型）和年有功負荷曲線（折線型）；

5）電壓暫態(tài)監(jiān)測：在電能質(zhì)量暫態(tài)事件如電壓暫升、電壓暫降、短時中斷發(fā)生時，系統(tǒng)應能產(chǎn)生告警，事件能以彈窗、閃爍、聲音、短信、電話等形式通知相關(guān)人員；系統(tǒng)應能查看相應暫態(tài)事件發(fā)生前后的波形。

6）電能質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計：系統(tǒng)應能顯示1min統(tǒng)計整2h存儲的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，包括均值、*值、*值、95%概率值、方均根值。

7）事件記錄查看功能：事件記錄應包含事件名稱、狀態(tài)（動作或返回）、波形號、越限值、故障持續(xù)時間、事件發(fā)生的時間。

圖20微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面

5.1.12遙控功能

應可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設備進行遠程遙控操作。系統(tǒng)維護人員可以通過管理系統(tǒng)的主界面完成遙控操作，并遵循遙控預置、遙控返校、遙控執(zhí)行的操作順序，可以及時執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應的操作命令。

圖21遙控功能

5.1.13曲線查詢

應可在曲線查詢界面，可以直接查看各電參量曲線，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、SOC、SOH、充放電量變化等曲線。

圖22曲線查詢

5.1.14統(tǒng)計報表

具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的發(fā)電、用電、充放電情況，即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。對微電網(wǎng)與外部系統(tǒng)間電能量交換進行統(tǒng)計分析；對系統(tǒng)運行的節(jié)能、收益等分析；具備對微電網(wǎng)供電可靠性分析，包括年停電時間、年停電次數(shù)等分析；具備對并網(wǎng)型微電網(wǎng)的并網(wǎng)點進行電能質(zhì)量分析。

圖23統(tǒng)計報表

5.1.15網(wǎng)絡拓撲圖

系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)；可在線診斷設備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。

圖24微電網(wǎng)系統(tǒng)拓撲界面

本界面主要展示微電網(wǎng)系統(tǒng)拓撲，包括系統(tǒng)的組成內(nèi)容、電網(wǎng)連接方式、斷路器、表計等信息。

5.1.16通信管理

可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設備通信情況進行管理、控制、數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測。系統(tǒng)維護人員可以通過管理系統(tǒng)的主程序右鍵打開通信管理程序，然后選擇通信控制啟動所有端口或某個端口，快速查看某設備的通信和數(shù)據(jù)情況。通信應支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

圖25通信管理

5.1.17用戶權(quán)限管理

應具備設置用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控操作，運行參數(shù)修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

圖26用戶權(quán)限

5.1.18故障錄波

應可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動準確地記錄故障前、后過程的各相關(guān)電氣量的變化情況，通過對這些電氣量的分析、比較，對分析處理事故、判斷保護是否正確動作、提高電力系統(tǒng)安全運行水平有著重要作用。其中故障錄波共可記錄16條，每條錄波可觸發(fā)6段錄波，每次錄波可記錄故障前8個周波、故障后4個周波波形，總錄波時間共計46s。每個采樣點錄波至少包含12個模擬量、10個開關(guān)量波形。

圖27故障錄波

5.1.19事故追憶

可以自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時掃描數(shù)據(jù)，包括開關(guān)位置、保護動作狀態(tài)、遙測量等，形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎。

用戶可自定義事故追憶的啟動事件，當每個事件發(fā)生時，存儲事故個掃描周期及事故后10個掃描周期的有關(guān)點數(shù)據(jù)。啟動事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點可由用戶隨意修改。

5.2硬件及其配套產(chǎn)品

6結(jié)束語

在新能源汽車“光儲充"一體化充電站設計中，應用光伏發(fā)電和儲能技術(shù)，構(gòu)建智能充電管理系統(tǒng)，可實現(xiàn)快速便捷的綠色充電，確保充電站的自主可靠運行。與傳統(tǒng)充電模式相比，該充電站設計方案具有良好的技術(shù)經(jīng)濟性，電價優(yōu)勢明顯，投資回收期短，綜合效益好，可有效解決當前新能源汽車充電不便的問題，推動新能源汽車的廣泛應用。總體來看，該新能源汽車“光儲充"一體化充電站設計方案是當前新能源汽車充電設施建設的重要選擇之一，對充電站的建設具有重要的指導意義。未來，還需開展深入研究，推動該充電站設計方案的實際應用，從而為我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供有力支撐。

【參考文獻】

【1】杜健健,曾彤,張強.新能源汽車“光儲充"一體化充電站設計方案與性能評估.

【2】徐領(lǐng),王思.新能源汽車公共充電樁建設與使用的改進對策研究[J].汽車維護與修理,2023(18):71-72,74.

【3】陳一帆,王清華,龍澤鏈,等.風-光-電混合驅(qū)動的分布式新能源汽車充電基站的設計研究[J].西部交通科技,2022(9):183-186.

【4】安科瑞高校綜合能效解決方案2022.5版.

【5】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版.