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)的安全性的要求進一步提高，需要用數(shù)字化技術(shù)進行安全的守護。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)和實時變化進行展示，同時我們會對光伏、儲能、充電樁的功率和電量進行分時段的統(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行統(tǒng)計分析。
場站能源管理第二部分是負荷安全管理，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載和冗余的容量，通過多級的保護控制措施，包括實施有序充電和負荷調(diào)節(jié)，對不可控的負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，需要進行負荷管理，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車型進行了充電數(shù)據(jù)的抓取，可以看到它的充電電流達到了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！
