光儲充不停電，安科瑞一體化智能充電站運管模式

一、概述

光伏儲能一體化電動(dòng)汽車(chē)充電站的繼電保護配置需綜合考慮光伏發(fā)電、儲能充放電、充電樁及電網(wǎng)的協(xié)同運行特性，其核心在于解決多電源結構下的保護動(dòng)作邏輯配合困難及可靠高效運維等問(wèn)題。以下結合相關(guān)技術(shù)文獻和標準，從保護需求、配置原則、控制要求及合規性等方面進(jìn)行分析。

二、電氣設計圖

電動(dòng)汽車(chē)充電站屬于三級負荷，可由一路10kV市電供電，通常采用箱式變電站，由高壓室、變壓器室和低壓室三個(gè)獨立小室組成，用電容量一般在630kVA~1250kVA之間。充電站分布式光伏裝設容量受限于場(chǎng)地，一般安裝在車(chē)棚頂部或附近建筑頂部，儲能柜容量大小根據充電需求和投資預算選擇。光伏匯流柜、儲能匯流柜、儲能柜等相關(guān)設備可放置在預制艙，電氣一次干線(xiàn)圖如圖所示。

圖1.1 光伏儲能一體化充電站電氣干線(xiàn)示意圖

三、技術(shù)規格

光儲一體化充電站繼電保護相比傳統電站將會(huì )更為復雜，光伏和儲能系統的接入使充電站供電結構從單電源變?yōu)槎嚯娫?，導致短路電流的分布和方向發(fā)生變化。光伏逆變器、儲能PCS均為電力電子設備，其本身針對故障的反應動(dòng)作時(shí)間遠高于傳統繼電保護裝置和斷路器的組合。

例如，變壓器低壓側短路時(shí)，電網(wǎng)和光伏、儲能可能同時(shí)向故障點(diǎn)注入電流，保護邏輯設置不合理可能誤動(dòng)或無(wú)法快速隔離故障。其次，傳統的低壓斷路器過(guò)流保護可能無(wú)法滿(mǎn)足各級保護選擇性要求，需確保故障發(fā)生時(shí)僅切除故障區域，避免因保護誤動(dòng)導致故障范圍擴大，影響充電站運行可靠性。最后，繼電保護配置還需要滿(mǎn)足相關(guān)標準和規范對于分布式電源接入電網(wǎng)的相關(guān)要求。

2.1 樁級保護

GBT51313-2018《電動(dòng)汽車(chē)分散充電設施工程技術(shù)標準》對于非車(chē)載充電機（直流充電樁）的保護要求如下：“4.0.6非車(chē)載充電機應具備交流輸入過(guò)壓保護、交流輸人過(guò)流保護、直流輸出過(guò)壓保護、直流輸出過(guò)流保護和內部過(guò)溫保護等功能?！敝绷鞒潆姌侗Ｗo功能主要由直流充電樁內部模塊實(shí)現，可以結合GB51348-2019《民用建筑電氣設計標準》“13.5.5儲備倉庫、電動(dòng)車(chē)充電等場(chǎng)所的末端回路應設置限流式電氣防火保護器?！币?，部分直流充電樁可加裝限流式保護器。

對交流充電樁要求“4.0.7 交流充電樁應具備過(guò)負荷保護、短路保護和漏電保護功能。交流充電樁漏電保護應符合現行國家標準《電動(dòng)汽車(chē)傳導充電系統第1部分:通用要求》GB/T18487.1的有關(guān)規定?！苯Y合《民用建筑電氣設計標準》要求，交流充電樁配置電氣防火限流式保護器，快速實(shí)現過(guò)負荷、短路保護和漏電保護。

2.2 0.4kV回路繼電保護

光伏逆變器、儲能變流器本身具備比較完善的保護功能，不需要另外配置保護裝置。根據根據GB/T 19964《光伏發(fā)電站接入電力系統的技術(shù)規定》要求，在并網(wǎng)點(diǎn)設置防孤島保護裝置，在電網(wǎng)停電時(shí)動(dòng)作于跳開(kāi)光伏和儲能并網(wǎng)斷路器，防止孤島運行向電網(wǎng)送電。并網(wǎng)點(diǎn)需要監測電能質(zhì)量數據，包括電流/電壓/總諧波畸變率、電壓合格率、電壓波動(dòng)/閃變等，配置APView400電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置。此外，為了滿(mǎn)足0.4kV保護選擇性要求，在發(fā)生故障時(shí)縮小故障范圍，可以在主要回路配置低壓保護裝置，實(shí)現速斷、過(guò)流保護、過(guò)負荷保護、欠/過(guò)電壓保護、漏電保護等等。

2.3 10kV回路繼電保護

10kV進(jìn)線(xiàn)回路和變壓器分別配置線(xiàn)路保護裝置AM5SE-F和變壓器保護裝置AM5SE-T，如變壓器高壓側不設置斷路器，則在進(jìn)線(xiàn)處設置變壓器保護裝置。進(jìn)線(xiàn)保護和變壓器保護均應設置帶方向的電流速斷、過(guò)流、過(guò)負荷保護，變壓器保護還需要配置非電量保護，包括溫度保護、開(kāi)門(mén)保護，油浸式變壓器還需要設置瓦斯保護。

根據《電能質(zhì)量管理辦法（暫行）》和《光伏發(fā)電站接入電力系統的技術(shù)規定》，分布式電源用戶(hù)公共連接點(diǎn)還需要監測電能質(zhì)量數據，需要配置電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置；如是自發(fā)自用、余電不上網(wǎng)的用戶(hù)還需要設置防逆流保護或防逆流調節裝置。

2.4 協(xié)調控制器

協(xié)調控制器ACCU-100具備智能網(wǎng)關(guān)數據采集、協(xié)議轉換、存儲等功能之外，還具備新能源的使用策略控制功能，可以按照預設的邏輯控制光伏出力、儲能充/放電、充電樁充電控制以及負荷調節等功能，并與云端平臺進(jìn)行交互，響應云端策略配置。

四、充電樁設備

安科瑞AEV200-DC240M分體式直流充電柜采用為一柜四樁設計，單樁最大充電功率240kW，充電電壓150V-1000V，單樁最大電流250A，滿(mǎn)足用戶(hù)快速充電需求。具備交流輸入過(guò)壓保護、交流輸人過(guò)流保護、直流輸出過(guò)壓保護、直流輸出過(guò)流保護和內部過(guò)溫保護等功能。

圖3.1 AEV200-DC240M充電柜以及AEV200-DC250AS直流充電樁

除了分體式充電樁外，公司還提供160kW、120kW、80kW、60kW、30kW直流充電樁以及7kW交流充電樁，滿(mǎn)足各種場(chǎng)合的充電要求。

五、智慧能源平臺

AcrelEMS智慧能源管理平臺融合電力監控、電能質(zhì)量分析及治理、充電樁運營(yíng)管理、分布式光伏監控、儲能管理等功能，可以幫助光儲充一體化充電站提高供電可靠性，優(yōu)化能源使用策略，就地消納新能源發(fā)電，降低充電成本。

4.1 充電運營(yíng)管理

安科瑞充電運營(yíng)管理平臺是基于物聯(lián)網(wǎng)和大數據技術(shù)的充電設施管理系統，可以實(shí)現對充電樁的監控、調度和管理，提高充電樁的利用率和充電效率，提升用戶(hù)的充電體驗和服務(wù)質(zhì)量。用戶(hù)可以通過(guò)APP或小程序提前預約充電，避免在充電站排隊等待的情況，同時(shí)也能為充電站提供更準確的充電需求數據，方便后續的調度和管理。平臺支持掃碼/刷卡充電、尋樁導航、訂單管理、充電樁監控、收益分析等功能。

圖4.1 充電運營(yíng)管理

4.2 光伏儲能能量管理

能量管理策略實(shí)現電網(wǎng)、光伏發(fā)電、儲能裝置、充電設施之間能量的互動(dòng)融合和靈活調配。系統在保障變壓器安全運行前提下進(jìn)行優(yōu)化調控，有效消除峰谷差、平滑負荷，短時(shí)柔性擴容，提高電力設備運行效率、補償負荷波動(dòng)。同時(shí)在不允許對電網(wǎng)送電的情況下還可以通過(guò)調節光伏發(fā)電、儲能充電、調節充電樁等方式，有效防止逆功率。

圖4.2 光伏、儲能、充電樁能量管理

4.3 有序充電管理

系統實(shí)時(shí)監測變壓器負荷率，計算變壓器剩余容量，結合充電需求和儲能系統放電容量對充電進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，包括：用戶(hù)權限識別、充電行為統計、充電功率控制、允許/禁止新增充電、調整充電價(jià)格等方式來(lái)引導用戶(hù)充電需求，提高電網(wǎng)對充電的友好度和容納能力。

圖4.3 有序充電管理

五、結束語(yǔ)

光伏儲能一體化充電站采用分層分級保護和監控來(lái)提高供電可靠性和分布式電站運行合規性，配合智慧能源管理平臺和合理的新能源控制策略來(lái)實(shí)現高效充電與經(jīng)濟性平衡。AcrelEMS智慧能源管理平臺結合安科瑞各類(lèi)繼電保護和自動(dòng)控制裝置，可以同時(shí)管理分散在各區域的數量眾多的各類(lèi)充電站，根據充電站來(lái)制定控制策略，從而使充電站更清潔、高效的運行。