各位領(lǐng)導(dǎo)、各位嘉賓朋友，大家上午好！
我是智光研究院的張繼元，今天上午給大家分享的題目是《光儲充超級充電微網(wǎng)能源管理平臺及產(chǎn)品》。光儲充一體化和超級充電是近年來非?；馃岬膬蓚€話題，如何通過微網(wǎng)能源管理將兩者進(jìn)行結(jié)合，同時在技術(shù)上和管理上給我們帶來怎樣的新挑戰(zhàn)和要求？這是我們公司近期研究的重點。
可以看到，隨著超充技術(shù)的發(fā)展，不少車企紛紛推出超充車型，這些超充車型都有共同的特點，包括800V的高壓平臺，600A的極速電流，達(dá)到480kW的超充功率，使用6C~4C的超倍率電池，實現(xiàn)5分鐘充電，續(xù)航200公里的目標(biāo)。在未來也有不少車企紛紛布局高壓超充的車型?？梢哉f，超充時代已然到來。
在電動化和綠色化出行的大勢所趨下，電動車主對于充電的便捷性和充電速度都提出了更高的要求，然而另一方面，節(jié)假日高峰出行的壓力越來越大，同時大功率車輛集中充電會對電網(wǎng)造成顯著的壓力，容易造成變壓器的過載情況。因此，充電基礎(chǔ)設(shè)施亟待升級和改造。
在對能源的需求和超級充電的場景下，我們提出光儲+超級充電的新型綜合能源解決方案。首先看一下常規(guī)的光儲充解決方案是怎樣的，通常我們會將光伏、儲能和充電樁，通過各自獨立的DC/AC逆變接到交流母線上，光伏進(jìn)行自發(fā)自用余電上網(wǎng)，儲能采用峰谷套利，兼顧虛擬擴容的作用。這樣的方案通常采用相對獨立的管理，缺乏系統(tǒng)性、多能源協(xié)調(diào)的思維。來看一下這個方案下的典型應(yīng)用，是工商業(yè)的用戶側(cè)儲能，正如我們在水廠安裝的分布式儲能系統(tǒng)，采用了模塊化的預(yù)制艙設(shè)計，采用標(biāo)準(zhǔn)化280Ah的磷酸鐵鋰電芯，利用“削峰填谷”和“需量管理”，每天儲能系統(tǒng)進(jìn)行兩充兩放，來降低水廠的用電成本。我們近期推出的720度電以及1440度電的分布式儲能系統(tǒng)，也是秉承了這樣的設(shè)計思路。
與前面這個方案不同的是，我們在超充場景下提出的“光儲充一體化”的解決方案。該方案利用直流系統(tǒng)，光儲充可以直掛在直流母線上，從而提高能源的利用效率。儲能在這里主要用于支撐超充功率，結(jié)合充電堆的柔性分配，實現(xiàn)超充超配，配載了5個快充和1個超充槍。通過我們的雙向、功率可調(diào)節(jié)的PCS與電網(wǎng)進(jìn)行交互，該方案可以不增加變壓器，不做電路的改造，就能實現(xiàn)超充的擴容。利用超充服務(wù)的單價高，同時服務(wù)能力強的特點，來縮短投資回收周期。該方案的核心是采用了站端的能量管理+云平臺，通過云邊協(xié)同，實現(xiàn)綜合能源的管理策略。
如圖所示是我們光儲充一體化電站的數(shù)字孿生模型，里面包含了很多要素，包括新能源接入、儲能應(yīng)用、區(qū)域能源系統(tǒng)，同時也有需求側(cè)響應(yīng)的落地，以及在交能融合上的新業(yè)態(tài)、新模式的應(yīng)用。還有綠電交易、碳交易等等的探索，在光儲充的場景下是有多元化經(jīng)營的收益。
為什么需要用微網(wǎng)能源管理這樣的理念，進(jìn)行光儲充電站的數(shù)字化賦能呢？首先我們面對的是更加復(fù)雜的用能場景，它的多電源、潮流多向、大功率、并網(wǎng)/離網(wǎng)模式的切換，需要用系統(tǒng)化的思維來進(jìn)行管理。由于設(shè)備種類增加，設(shè)備管理和運維更加復(fù)雜，同時由于儲能系統(tǒng)的介入，所以系統(tǒng)的安全性的要求進(jìn)一步提高，需要用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行安全的守護(hù)。最后是商業(yè)模式升級，傳統(tǒng)充電站升級為新能源電站，要求我們利用綜合能源的思維對電站進(jìn)行運營。
為了貫徹數(shù)字化的管理理念，我們提出了“云-邊-端”三者協(xié)同的技術(shù)架構(gòu)，我們建立了一套從底層的設(shè)備到邊緣實時計算、數(shù)據(jù)的交互，再到云平臺的大數(shù)據(jù)分析，這樣的全鏈路的數(shù)據(jù)閉環(huán)。為此，我們建立了一套工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，同時推出了一系列的平臺生態(tài)與軟、硬件產(chǎn)品。硬件產(chǎn)品方面，我們有一體化的儲能系統(tǒng)、變流系統(tǒng)以及充電終端。邊緣層通過邊緣服務(wù)器和邊緣網(wǎng)關(guān)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的獲取以及數(shù)據(jù)的上云。在邊緣層搭載就地化的能源管理系統(tǒng)如ETU和EMS，DMS是就地化的大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。在云平臺我們推出了能源管理平臺和光儲充運營管理平臺，兩個平臺可以進(jìn)行相互的結(jié)合。值得一提的是，我們的軟件和硬件的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是相互獨立和解耦的，也就是說我們的平臺可以接入不同的第三方設(shè)備，以及完成對它的控制，同時我們平臺可以對接第三方平臺，進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互。
首先看一下光儲充超級充電一體化智能產(chǎn)品的矩陣，包括332度電的儲能系統(tǒng)，480kW的充電變流器，支持4~6路的分配，同時內(nèi)嵌了能量管理終端以及200kW的儲能PCS與電網(wǎng)進(jìn)行交互，內(nèi)置光伏MPPT的模塊。其中240kW的快充樁以及480kW的液冷超充樁，最大電流600A，支持到1000V的電壓等級。在未來，我們計劃推出全液冷架構(gòu)的儲充系統(tǒng)。
在能源管理平臺方面，我們的目的是打造全數(shù)字化理念的光儲充超級電站，實現(xiàn)無人化的值守。平臺包括四個主要功能，其中運行管理和能量管理會利用實時的運行數(shù)據(jù)進(jìn)行能量的控制，不斷地調(diào)整能量優(yōu)化的策略，為車主提供最佳體驗的同時，為業(yè)主實現(xiàn)場站的最大運營收益。充電過程中也會利用算法的數(shù)據(jù)分析，為車主提供電池檢測服務(wù)。
看一下平臺的界面，左邊是某個站的實景圖，獲取所有站內(nèi)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，同時對它的狀態(tài)和實時變化進(jìn)行展示，同時我們會對光伏、儲能、充電樁的功率和電量進(jìn)行分時段的統(tǒng)計。右邊是對儲能系統(tǒng)里面所有的電芯電壓，以及對它的溫度場的監(jiān)測，我們會實時分析溫度場的變化趨勢，通過平臺的電芯智能算法，來診斷電芯的異常狀態(tài)。
光儲充場站能量管理中，比較重要的環(huán)節(jié)是能量的策略優(yōu)化。在我們的平臺上內(nèi)置了多種能量策略，包括自適應(yīng)的策略、峰谷價差、需量控制、參與需求側(cè)的控制策略等等，這些策略可以滿足不同場景、不同需求下的應(yīng)用，平臺設(shè)置了這些策略之后，我們會將這些策略下放到邊緣層，由邊緣層進(jìn)行策略的執(zhí)行。平臺層會實時記錄當(dāng)前策略運行的數(shù)據(jù)曲線情況，并且以日報/月報的形式展現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，對策略的運行效果進(jìn)行統(tǒng)計分析。
場站能源管理第二部分是負(fù)荷安全管理，目標(biāo)是避免變壓器過載的跳閘，因此我們需要對于變壓器下面所有的饋線回路以及充電樁進(jìn)行實時的能量監(jiān)控。這里采用站端微網(wǎng)能源管理終端，通過擴展它可以支持到上百個節(jié)點的數(shù)據(jù)通信，以此計算實時計算變壓器的負(fù)載和冗余的容量，通過多級的保護(hù)控制措施，包括實施有序充電和負(fù)荷調(diào)節(jié)，對不可控的負(fù)荷會采用回路脫扣的方式，從而保證場站的穩(wěn)定運行。
另外，通過能源云平臺，我們可以連接多個光儲充的場站，通過聚合充電負(fù)荷需求，參與到電力市場的交易和電網(wǎng)的輔助服務(wù)。同時我們可以通過充電運營的大數(shù)據(jù)，為超級充電網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化運營提供一些合理化的建議。
小結(jié)一下，采用云邊協(xié)同綜合能源管理的應(yīng)用場景，包括如下幾個部分：首先對配電容量不足，但是對新能源汽車充電、超充快充有需求的場合，比如光儲充一體化電站、社區(qū)停車場等等。對于電源不穩(wěn)定，需要進(jìn)行負(fù)荷管理，有分布式儲能、光伏參與調(diào)節(jié)的場合，有社區(qū)、工廠、物流園。另外采用分時電價的場景，以及需要通過聚合虛擬電廠，參與到電力輔助服務(wù)市場，提升收益的一些場所。
該解決方案的優(yōu)勢前面已經(jīng)有體現(xiàn)，不詳細(xì)贅述。最后看一下應(yīng)用的案例，如圖是某綜合能源產(chǎn)業(yè)園提供的一套光儲充一體化的系統(tǒng)，采用的是最小化的配置一樁三槍，儲能采用75度電，通過70kW的PCS與電網(wǎng)進(jìn)行能量的交互。
圖中是某商業(yè)綜合體的應(yīng)用場景，我們對它實測的3C車型進(jìn)行了充電數(shù)據(jù)的抓取，可以看到它的充電電流達(dá)到了520安培，它的SOC從30%到80%，花費了不到10分鐘的時間，如果是6C車型的話，充電時間還會再縮短一半。
如圖所示是某物流園超充站的應(yīng)用，這個超充樁當(dāng)時已經(jīng)超過了200臺的充電樁，由于充電樁的裝機超過了變壓器的容量，經(jīng)常會發(fā)生變壓器過載的狀況，應(yīng)用了我們能源管理終端之后，避免了變壓器跳閘現(xiàn)象的再次發(fā)生。我們平臺可以實時地展現(xiàn)對充電車輛的接入和退出時的變化，右上角是實時地呈現(xiàn)變壓器下面負(fù)荷充電功率的實時監(jiān)測情況。
最后是某高速服務(wù)區(qū)充電站的場景，采用了標(biāo)準(zhǔn)化的光儲充一體化的產(chǎn)品，配合了站端能量管理終端和能源管理平臺，實現(xiàn)了充電站的實時監(jiān)控、運營分析、負(fù)荷控制以及多種能源協(xié)調(diào)優(yōu)化的一站式管理。這個充電站的市電容量630千伏安，搭配了這個儲能系統(tǒng)進(jìn)行了虛擬擴容，經(jīng)過改造以后該站可以為電動汽車提供90~180kW的快充車位10個，同時480kW的超充車位有1個。這個系統(tǒng)在春節(jié)期間/節(jié)假日都經(jīng)受住了充電高峰的考驗。圖中是春節(jié)前后的兩個典型日的負(fù)荷運行曲線，通過儲能的積極參與和調(diào)節(jié)，我們將充電負(fù)荷有效地壓制在變壓器的閾值之下。這里的充電數(shù)據(jù)更有價值的一點在于，我們通過深入地挖掘和分析充電負(fù)荷的特性和行為，可以更好地指導(dǎo)站的運行優(yōu)化，以及參與市場時候的報價報量的建議指導(dǎo)。
平臺榮譽與資質(zhì)方面，我們搭建的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺榮獲了2022工信部新一代信息技術(shù)與制造業(yè)融合發(fā)展試點示范，同時也獲得了省市區(qū)以及行業(yè)的認(rèn)可。
簡單介紹一下我們公司，智光研究院是一家致力于能源動力數(shù)字化，提供相關(guān)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)以及綜合能源軟、硬件整體解決方案的一家公司。我們公司總部位于廣州，歡迎在場的各位嘉賓蒞臨參觀指導(dǎo)，謝謝大家！
