光儲充一體化系統(tǒng)解決方案

1、光儲充一體化系統(tǒng)解決方案目 錄CONTENTS新能源汽車充電現(xiàn)狀分析A光儲充一體化系統(tǒng)簡介B光儲充系統(tǒng)組成及方案C光儲充系統(tǒng)投資收益分析D光儲充系統(tǒng)擴(kuò)展E01新能源汽車充電現(xiàn)狀分析充電現(xiàn)狀新能源汽車爆發(fā)式增長 2014年起，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)開始爆發(fā)。 2017年，新能源汽車銷量達(dá)到77.7萬輛，預(yù)計還將以38%的復(fù)合增長率持續(xù)增長。 到2020年，新能源汽車年銷量占整個汽車行業(yè)比例將超過10%。 2017年新增77.7萬輛新能源汽車，新增充電樁僅7萬個，新增車樁比11:1，充電樁數(shù)量少嚴(yán)重制約我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。 到2020年，我國新能源汽車保有量將突破500萬輛，國家能源局規(guī)劃到202

2、0年新增集中式充換電站超過1.2萬座，分散式充電樁超過480萬個。 電動汽車充電將成為我國主要的用電需求之一。充電現(xiàn)狀充電功率不斷提高純電動乘用車充電功率變化促進(jìn)汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案到2020年新型鋰離子動力電池單體比能量超過300瓦時/公斤，系統(tǒng)比能量力爭達(dá)到260瓦時/公斤；成本降至1元/瓦時以下；使用環(huán)境達(dá)-30到55；可具備3C充電能力。工信部、發(fā)改委、科技部、財政部新上市車型續(xù)航里程變化 目前車企積極布局大功率充電，預(yù)計到2020年純電動乘用車實現(xiàn)3C充電，充電功率達(dá)到150160kW。 到2025年，乘用車充電功率將普遍超過300kW。2020年我國將保有500萬輛電動車，

3、高峰期假如5%的車輛160kW同時充電，瞬時需求功率將達(dá)到40000MW 續(xù)航里程大幅增加，電池容量已經(jīng)普遍超過50kWh充電現(xiàn)狀汽車群充電帶來的挑戰(zhàn)電網(wǎng)沖擊加重電網(wǎng)高峰壓力拉大峰谷差配電容量限制老舊小區(qū)擴(kuò)容難電力擴(kuò)容成本高電網(wǎng)污染諧波含量高功率因數(shù)低充電現(xiàn)狀傳統(tǒng)充電設(shè)施的困局交直流樁配比不合理熱點區(qū)域充電排長隊居民小區(qū)充電樁數(shù)量少 本質(zhì)上，這都是充電場站配電容量不足與日益增長的充電需求之間的矛盾。引入儲能單元，通過光伏自發(fā)自用，配合能量搬移和負(fù)荷調(diào)度，實現(xiàn)用電高峰時段的電力增容，是解決熱點城市充電難題的必由之路。02光儲充一體化系統(tǒng)簡介系統(tǒng)簡介定義削峰填谷增容擴(kuò)容電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻短時離網(wǎng)系統(tǒng)“光

4、儲充”一體化系統(tǒng)是指由分布式電源、用電負(fù)荷、配電設(shè)施、監(jiān)控和保護(hù)裝置等組成的小型發(fā)配用電系統(tǒng)，也稱為微電網(wǎng)。一直以來，電動汽車充電站都面臨土地資源不足或電網(wǎng)接入的問題。而“光儲充”一體化系統(tǒng)的出現(xiàn)，不僅解決了有限的土地及電力容量資源里配電網(wǎng)的問題，還通過能量存儲和優(yōu)化配置實現(xiàn)本地能源生產(chǎn)與用能負(fù)荷基本平衡。儲能充電一體化系統(tǒng)由儲能系統(tǒng)和充電設(shè)施組成，針對區(qū)域充電站電力容量不足的痛點，主要用于解決區(qū)域充電站的增容擴(kuò)容難的問題，該系統(tǒng)還能參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、削峰填谷等輔助服務(wù)，甚至作為能源互聯(lián)網(wǎng)的的配套設(shè)施，支持智能電網(wǎng)、智能充電、智能信息網(wǎng)的三網(wǎng)融合發(fā)展。系統(tǒng)簡介系統(tǒng)架構(gòu)管理層調(diào)度層執(zhí)行層中央控制

5、系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度中心系統(tǒng)簡介應(yīng)用場景削峰填谷離網(wǎng)供電直流擴(kuò)容交流擴(kuò)容系統(tǒng)簡介主要特點光儲充系統(tǒng)特點是微電網(wǎng)的組成部分主要用于配電增擴(kuò)容，削峰填谷控制簡單、快速調(diào)度、較變壓器擴(kuò)容成本低可短時離網(wǎng)運行，提高供電可靠性特別適合有短時脈沖負(fù)荷的場景使用系統(tǒng)簡介典型方案遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺高壓電網(wǎng)箱變充電機(jī)場站管理單元本地化監(jiān)控平臺手機(jī)APP充電終端儲能變流器儲能電池03光儲充系統(tǒng)組成及方案解決方案系統(tǒng)組成儲能系統(tǒng)充電設(shè)施輸配變電調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)光儲充系統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)解決方案儲能單元介紹完備的儲能電池單元消防裝置,保證系統(tǒng)極高的安全指數(shù)完備的溫控系統(tǒng)及通風(fēng)系統(tǒng)保證良好的散熱及溫度控制，電池始終處于最佳的工作

6、溫度可視監(jiān)控及門鎖異常報警裝置，更好的保證客戶財產(chǎn)安全I(xiàn)P55的防護(hù)等級設(shè)計，防水防塵，提高設(shè)備的可靠性，降低維護(hù)工作量儲充系統(tǒng)的儲能單元一般采用集成了儲能電池、PCS、能量管理系統(tǒng)、消防溫控等單元的一體化集裝箱設(shè)計方案。占地面積小，集中化程度高，便于系統(tǒng)控制和維護(hù)保養(yǎng)。解決方案儲能單元組件-AC/DC變換器高效、易于維護(hù)模塊化結(jié)構(gòu)，易于維護(hù)和更換；多分支輸入，支持1/2/3/6路輸入；直流電壓范圍：680-850Vdc / 500-800Vdc；交流電壓范圍：400Vac /315Vac；滿載效率：98.3%；解決方案儲能單元組件-DC/DC變換器適應(yīng)各種儲能電池多種工作模式：MPPT工作模

7、式、恒壓控制模式、 蓄電池控制模式；模組化結(jié)構(gòu)，易于維護(hù)和更換；電壓范圍：50-800Vdc；最大工作電流：6*150A；滿載效率：97.5%；解決方案儲能單元組件-儲能電池鉛酸/鉛炭電池鋰離子電池釩液流電池梯次利用電池 模塊化PCS設(shè)計，可接入多支路儲能電池 雙向DC/DC方案，多類型、多支路、不同電壓范圍儲能電池均可接入，適用范圍廣，為客戶提供多種組合投資模式，達(dá)到收益最大化 接入梯次利用電池，節(jié)約投資成本，投資收益比最優(yōu)化解決方案充電設(shè)施7kW交流樁30120kW一體式直流充電樁150300kW分體式直流充電樁60120kW直流轉(zhuǎn)直流充電樁解決方案能量管理系統(tǒng)應(yīng)用范圍對光伏發(fā)電、能量搬移

8、、儲能電池充放電、電動汽車充電應(yīng)用場合的能量管理和監(jiān)控支持多種通訊規(guī)約，標(biāo)準(zhǔn)電力調(diào)度接口監(jiān)控界面具備完善的信息顯示，監(jiān)控場站負(fù)荷，監(jiān)測充電狀態(tài)場站設(shè)備管理、充電調(diào)度、運維管理解決方案交流母線系統(tǒng)解決方案解決方案交流母線系統(tǒng)特點1234交流母線系統(tǒng)設(shè)計可支持并網(wǎng)運行，也可脫離電網(wǎng)運行。離網(wǎng)狀態(tài)下可獨立給負(fù)載供電，提高用電可靠性。可離并網(wǎng)設(shè)計靈活擴(kuò)容簡單不限容量整個系統(tǒng)接入功率范圍大，設(shè)計比較靈活，可接入光伏能源、風(fēng)擊力發(fā)電、超級電容及其他類型的發(fā)電系統(tǒng)?，F(xiàn)有場站電力容量不足，可直接接入儲能單元實現(xiàn)電力增容，改造成本低、工期短。交流母線系統(tǒng)擴(kuò)容規(guī)模限制較少，最大可達(dá)到MW級，滿足超大型場站充電需求

9、。解決方案直流母線系統(tǒng)解決方案解決方案直流母線系統(tǒng)特點直流微網(wǎng)采用直流母線的耦合技術(shù)，減少交直流變換損耗。直流母線耦合很多負(fù)載要從電網(wǎng)取電，電網(wǎng)側(cè)的變壓器配置容量會非常大，如果直流負(fù)載很多，就可以采用直流微網(wǎng)這種方案來解決。減少電網(wǎng)配電容量充分利用光伏發(fā)電，做到微網(wǎng)系統(tǒng)的功率平衡充分利用光伏發(fā)電作為簡單的應(yīng)急電源，這種應(yīng)急電源做不到像常規(guī)的UPS那種無縫供電切換，但是切換延遲可以控制在5毫秒以內(nèi)。做簡單的應(yīng)急電源直流微網(wǎng)特點介紹解決方案交直流混合系統(tǒng)解決方案解決方案交直流混合系統(tǒng)特點提高微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性提高微電網(wǎng)穩(wěn)定性AB交流電源連接在交流母線上,為交流負(fù)荷提供電力.直流電源則連接在直流母線上進(jìn)行

10、供電.交直流母線之間裝設(shè)換流裝置,相較于傳統(tǒng)的交流微電網(wǎng)和直流微電網(wǎng),減少了換流裝置,降低了系統(tǒng)的換流損耗,提高了微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性交直流混合微電網(wǎng)中,直流部分的電源、負(fù)荷連接在直流母線上,再通過換流裝置與交流母線進(jìn)行功率交換,能夠更好地進(jìn)行交流側(cè)的運行控制,從而保證在并網(wǎng)運行時的電能質(zhì)量,提高微電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性解決方案直流樁光儲充改造解決方案PDU背板ACDC充電模塊PDU儲能電池柜DCDC充電模塊初始直流充電樁解決方案直流樁光儲充改造特點基于現(xiàn)有充電樁改造，不需要單獨建樁，投資成本低成本最優(yōu)化PDU方案技術(shù)成熟，整個場站可根據(jù)需求配置多個系統(tǒng)，擴(kuò)容方案靈活技術(shù)成熟，方案靈活僅需增加一個電池柜和一

11、個配電柜即可滿足儲充需求，占地面積小占地面積小根據(jù)充電需求可任意增加或減少儲能電池和DCDC模塊數(shù)量模塊式設(shè)計直流樁儲充改造解決方案一體式交直流儲充解決方案7kW交流充電30kW*2直流充電120kWh儲能電池30kW儲能PCS光伏逆變器解決方案光儲充系統(tǒng)運行模式配電負(fù)荷呈現(xiàn)以日為單位周期性變化高峰低谷白天光伏發(fā)電高峰期自發(fā)自用，余電上網(wǎng)，低谷為儲能電池充電；低谷電價時，調(diào)用電網(wǎng)容量為儲能電池充電；電網(wǎng)高峰時，優(yōu)先使用儲能電池儲存電量給電動汽車充電；電網(wǎng)高峰時，當(dāng)充電功率無法滿足電動汽車充電需求時，電網(wǎng)容量和儲能電池同時輸出，保證充電需求得到滿足。04光儲充系統(tǒng)投資收益分析投資收益磷酸鐵鋰電池

12、方案分析輸入條件：場站現(xiàn)有10臺60kW充電樁，總配電容量600kW。高峰期有充電排隊的現(xiàn)象，需求總功率1.2MW客觀限制：該線路為充電專線，無法通過增加變壓器容量擴(kuò)容；高峰期僅持續(xù)2h，新拉專線成本極高，投資收益比不高解決方法：引入儲能單元，實現(xiàn)高峰期增擴(kuò)容，增加充電收入投資組成：10臺60kW充電樁，滿足600kW兩小時備電的儲能電池，600kW PCS收入組成：削峰填谷、充電服務(wù)費項目規(guī)格單價數(shù)量合計備注充電樁60kW直流樁35000/臺10臺350000標(biāo)準(zhǔn)60kW雙槍充電機(jī)儲能電池磷酸鐵鋰1.5元/Wh1.5MWh225000080%DOD循環(huán)600*2/0.8=1.5MWhPCS隔

13、離型0.65元/W600kW390000均價集裝箱40尺10萬/臺1臺100000消防溫控/4萬/套1套40000工業(yè)空調(diào)3萬/1套+消防設(shè)施1萬/套線纜輔材交流線纜200元/米50米10000合計2790000投資收益磷酸鐵鋰電池方案分析運營方案：新增10臺60kW充電樁在用電高峰期為電動汽車充電，所需電能取自儲能電池，運行時長2h；夜間用電低谷期利用電網(wǎng)場站空余容量為儲能電池充電。每天儲能電池充放電一次電池壽命：80%DOD充放電深度，4000次衰減到80%削峰填谷：儲能電池低谷充電，高峰放電充電服務(wù)：運營商收取充電服務(wù)費項目收益計算備注儲能電池單次循環(huán)充放電量1.2MWh600kW，2h

14、峰谷價差0.7187元/kWh陜西工商業(yè)用電，峰電1.1098，谷電0.3911充電服務(wù)費0.4元/kWh西安市物價局通知充放電效率91.2%儲能電池充放電效率95%，PCS效率98%，充電樁效率96%單次循環(huán)收益1304.64元電池壽命400080%DOD衰減到80%電池生命周期11年靜態(tài)投資回收期5.86年儲能充電總收益521856001304.64*4000回收殘值/磷酸鐵鋰電池回收殘值忽略不計全周期凈收益2448127.67投資收益鉛炭電池方案分析輸入條件：場站現(xiàn)有10臺60kW充電樁，總配電容量600kW。高峰期有充電排隊的現(xiàn)象，需求總功率1.2MW客觀限制：該線路為充電專線，無法通

15、過增加變壓器容量擴(kuò)容；高峰期僅持續(xù)2h，新拉專線成本極高，投資收益比不高解決方法：引入儲能單元，實現(xiàn)高峰期增擴(kuò)容，增加充電收入投資組成：10臺60kW充電樁，滿足600kW兩小時備電的儲能電池，600kW PCS收入組成：削峰填谷、充電服務(wù)費項目規(guī)格單價數(shù)量合計備注充電樁60kW直流樁35000/臺10臺350000標(biāo)準(zhǔn)60kW雙槍充電機(jī)儲能電池鉛炭電池0.9元/Wh2.0MWh180000060%DOD循環(huán)600*2/0.6=2.0MWhPCS隔離型0.65元/W600kW390000均價集裝箱40尺10萬/臺2臺200000消防溫控/2萬/套2套40000線纜輔材交流線纜200元/米50米

16、10000合計2510000投資收益鉛炭電池方案分析運營方案：新增10臺60kW充電樁在用電高峰期為電動汽車充電，所需電能取自儲能電池，運行時長2h；夜間用電低谷期利用電網(wǎng)場站空余容量為儲能電池充電。每天儲能電池充放電一次電池壽命：80%DOD充放電深度，4000次衰減到80%削峰填谷：儲能電池低谷充電，高峰放電充電服務(wù)：運營商收取充電服務(wù)費項目收益計算備注儲能電池單次循環(huán)充放電量1.2MWh600kW，2h峰谷價差0.7187元/kWh陜西工商業(yè)用電，峰電1.1098，谷電0.3911充電服務(wù)費0.4元/kWh西安市物價局通知充放電效率81.6%儲能電池充放電效率85%，PCS效率98%，充

17、電樁效率96%單次循環(huán)收益1244.98元電池壽命300060%DOD衰減到80%電池生命周期8.22年靜態(tài)投資回收期5.52年儲能充電總收益37349401244.98*3000回收殘值450000鉛炭電池回收殘值25%全周期凈收益1674940投資收益方案對比鉛炭電池單價低，初期投資小充放電效率低，DOD小，單位收益低壽命短，全生命周期收益低VS磷酸鐵鋰電池投資回收期接近，都為5年半左右回收殘值達(dá)25%，可補(bǔ)貼收益單價高，初期投資大充放電效率高，DOD大，單位收益高無回收殘值，但可梯次利用壽命長，全生命周期收益高電池體積小，占地面積小（一個20尺柜）電池體積大，占地面積大（兩個20尺柜）*兩種儲能電池儲充方案投資收益分析詳見投資收益測算表05光儲充系統(tǒng)擴(kuò)展系統(tǒng)擴(kuò)展光儲充放一體化電站充電設(shè)施場站/數(shù)據(jù)中心供電儲能系統(tǒng)系統(tǒng)擴(kuò)展共直流母線雙向系統(tǒng)適應(yīng)未來配電發(fā)展的共直流母線系統(tǒng)與光伏、儲能及電網(wǎng)有效融合的多能雙向變換系統(tǒng)實現(xiàn)功率柔性分配的充電群控制技術(shù)電網(wǎng)用電低谷時段，為電動汽車充電系統(tǒng)擴(kuò)展共直流母線雙向系統(tǒng)用電高峰