光储充一体化：新能源时代的充电新潮流
时间: 2025-02-18 00:30:52 | 作者: AC电源接口
在全球积极推动绿色出行和可持续发展的背景下，新能源汽车凭借其显著的节能与环保优势，正逐步占据汽车行业的主流地位。据中国汽车工业协会多个方面数据显示，今年前8个月，我们国家新能源汽车的产销量分别实现了29%和30.9%的同比增长，累计达到700.8万辆和703.7万辆。伴随着新能源汽车市场的迅猛扩张，充电桩的需求也随之激增。
然而，传统充电桩在应对用电高峰时对电网造成的压力，以及偏远地区电网覆盖不足等问题上，显得力不从心。光储充一体化充电站的问世，为这一些难题提供了切实可行的解决方案，正迅速成为新能源趋势下备受青睐的充电新选择。
光储充一体化充电站融合了光伏发电、储能及充电技术，构建了一个智能化的能量转换与存储系统。该系统利用光伏板捕捉阳光，生成直流电，逆变器其转换为交流电，其中一部分直接用于即时充电，剩余部分则储存于储能设备中。储能设备在光照充沛时储存电能，在需求时段释放，确保电动汽车充电的连续性与稳定性。充电桩根据电动汽车电池的状态进行智能调节，安全高效地补充电能，实现太阳能向电动汽车动力的有效转化。
绿色环保，践行可持续发展：太阳能作为清洁能源，发电无污染，不排放温室气体，与传统燃油汽车及火电充电桩截然不同。推广光储充一体化充电站，能有实际效果的减少碳排放，改善空气质量，缓解全球变暖问题，助力实现可持续发展目标。
高效节能，提升能源利用率：光伏发电与储能技术的结合，明显提升了能源利用效率。白天，光伏系统优先为电动汽车充电，并将多余电能储存；夜间或用电高峰时段，则由储能设备供电。这一模式有实际效果的减少了能源浪费，并大幅度提高了转换效率。
独立供电，降低电网依赖：在电网覆盖不足的偏远地区，独立供电能力至关重要。光储充一体化充电站利用太阳能和储能设备，即使在缺乏稳定大电网的情况下，也能为电动汽车提供较为可靠的充电服务。
应急备用，保障关键用电：在紧急状况下，如自然灾害或电网故障，光储充一体化充电站可作为应急电源。其储能设备提供的电能支持应急救援和医疗设施，保障关键领域运作。尤其在地震、洪水等灾害频发地区，这些充电桩的应急功能对受灾群众和救援工作至关重要。
智能管理，优化使用者真实的体验：实时监测发电量、储能电量及充电状态的能力，并进行智能调控。用户可通过手机APP远程查询充电桩信息、预约充电，享受方便快捷的充电体验。
降低成本，实现经济效益：从长远来看，尽管光储充一体化充电站的初始投资相比来说较高，但随技术进步和规模化生产的推进，其成本将逐步降低。该技术有实际效果的减少了对电网的依赖，免除了配电增容的费用，同时通过巧妙利用峰谷电价差，明显降低了充电成本。
随着城市对电动汽车充电设施需求的持续增长，光储一体化充电站的建设有效缓解了这一压力。安装此类设施，通过光伏板将太阳能转化为电能并储存，为电动汽车提供充电服务。这些充电站不仅满足了消费的人在购物期间的充电需求，还能在用电高峰时段提供电力支持，缓解电网负荷。此外，智能控制管理系统根据实时电价和用电需求灵活调整充电策略，逐步降低充电成本。
高速公路服务区是长途旅行者和货车司机的关键补给站，光储一体化系统为新能源汽车提供了可靠的充电保障。邯郸服务区的光储充一体站搭载了3484块光伏板，年发电量高达2404.4Mwh，并配备多台直流充电桩，充分满足新能源汽车的充电需求。该站不仅实现了能源的清洁利用，节约了标煤，还有实际效果的减少了污染物排放。此外，服务区还配备了实时监控系统，有效解决燃油车占用充电车位的问题，为新能源车主提供了便捷、高效的充电服务。
工业园区用电需求大，光储一体化方案提供了经济且环保的能源解决方案。以天津南港工业区项目为例，该项目采用“自发自用、余电上网”的模式，光伏系统充分满足日常用电需求，而储能设备则在电费低谷时段充电，高峰期放电，有效实现“削峰填谷”，明显降低用能成本。此外，新能源智慧管理平台实时监控设备正常运行状态，通过智能化运维调度，大幅度的提高能源管理效率和应急响应能力，为园区的绿色低碳发展奠定了坚实基础。
在住宅区部署小型光储一体化系统，可提供绿色电力及电动汽车充电服务。以嘉定区江桥镇匡巷二村小区的光储充一体化充电站为例，该站整合了光伏、储能、换电、充电等多项功能，提供一站式充电解决方案。这不仅解决了小区电动车充电难题，还改善了充电环境，降低了使用成本，并有效推动了社区的绿色发展。此外，所有充换电设施的数据均纳入监测平台，实现了全生命周期的数据监控，确保了充电全过程的安全与可靠。
在偏远地区，光储一体化系统作为独立的电力供应体系，扮演着至关重要的角色。以山西忻州偏关县秀浓养殖场为例，其光储一体化微电网供电系统成功解决了传统供电方式投资高昂、实施困难、运维成本偏高等难题。通过构建分布式光伏电站和配备储能电池，并结合能量管理控制管理系统，实现了光能、储能与用电的“自循环”稳定运行，尤其在光照充足的情况下，达到了零碳排放的目标。系统投运后，不仅大幅节省了投资所需成本，降低了线路损耗，还显著减轻了基层供电班组的运维压力，为偏远地区的电力供应探索出了一种创新模式。
光伏储能一体化充电站的电气设计独具匠心，采用10kV市电供电。典型的箱式变电站涵盖高压室、变压器室和低压室，容量范围一般在630kVA至1250kVA之间。例如，某城市充电站巧妙利用车棚顶部安装分布式光伏组件，装机容量达[X]kW，高效转化太阳能。储能柜的容量则依据充电需求和预算进行定制，大型充电站为应对高峰用电需求并控制成本，常选用大容量储能柜以确保供电稳定性。相关设备，如光伏汇流柜、储能汇流柜及储能柜，通常布置于预制舱内，既节约空间又便于维护管理。
光储一体化充电站的继电保护配置相较于传统电站更复杂。光伏和储能系统的接入改变了供电结构，导致短路电流的分布和方向变得错综复杂。例如，当变压器低压侧发生短路时，电网、光伏和储能系统可能同时向故障点注入电流。若保护逻辑设计不当，可能会引发保护设施误动作或无法迅速隔离故障，进而影响充电站的正常运行。此外，电力电子设备如光伏逆变器和储能PCS的反应时间通常长于传统继电保护设施和断路器，因此就需要更为精准和迅速的保护策略。在复杂的供电结构下，传统低压断路器的过流保护难以满足保护选择性要求，故障发生时可能没办法精准切除故障区域，从而引发连锁反应，扩大故障范围，严重威胁充电站的可靠性。因此，合理设置保护逻辑，确保其符合分布式电源接入电网的有关标准和规范，是保障充电站安全稳定运行的关键所在。
桩级保护：依据有关标准，直流充电桩需要具备交流输入过压保护、交流输入过流保护、直流输出过压保护、直流输出过流保护以及内部过温保护等功能，这些功能主要由直流充电桩内部模块来实现。为增强安全性，部分直流充电桩还可以加装限流式保护器。交流充电桩则应具备过负荷保护、短路保护和漏电保护功能，漏电保护需符合现行国家标准的有关法律法规。在实际应用中，交流充电桩通常会配置电气防火限流式保护器，就能轻松实现交流单相短路限流灭弧保护、过载限流保护、过 / 欠压保护、漏电监测、内部超温限流保护等功能，并且支持 RS485 通讯，7kW交流充电桩普遍的使用ASCP200-40D，而30kW和60kW直流充电桩分别配置ASCP310-63B和ASCP310-125B限流式保护器，以实现相应的保护功能。
0.4kV 回路保护：光伏逆变器和储能变流器自身已经具备比较完善的保护功能，所以无需另外配置保护设施。不过，为保障电网安全，依据相关规定，需要在并网点设置防孤岛保护设施AM5SE-IS，一旦电网停电，它能够迅速动作，跳开光伏和储能并网断路器，防止孤岛运行向电网送电。例如，在某光伏储能一体化充电站，电网停电时防孤岛保护设施及时动作，避免了安全事故。并网点还需要对电能质量数据来进行监测，比如电流、电压、总谐波畸变率、电压合格率、电压波动 / 闪变等，这就需要配置 APView400 电能质量在线kV 保护选择性要求，主要回路应配置低压保护设施ALP500，它可以在一定程度上完成速断、过流保护、过负荷保护、欠 / 过电压保护、漏电保护等功能，有效缩小故障范围。
10kV 回路保护：10kV 进线回路与变压器需配置AM5SE-F线SE-T变压器保护设施。两者均应具备带方向的电流速断、过流、过负荷保护，变压器保护还应包括非电量保护如温度、开门保护，油浸式变压器需加瓦斯保护。例如，在某油浸式变压器的 10kV 回路中，瓦斯保护设施检测到内部故障，避免了火灾事故发生。依据相关管理办法和规定，分布式电源用户公共连接点需要监测电能质量数据，因此要配置电能质量在线；对于自发自用、余电不上网的用户，还需要设置防逆流保护AM5SE-IS或防逆流调节单元ADL400-CT，防止向电网反送电，确保电网的稳定运行。
ACCU-100 协调控制器在光伏储能一体化充电站中发挥着至关重要的作用。它不仅承担数据采集、协议转换和存储等基础任务，还具备新能源使用策略的控制功能。该控制器依据预设逻辑，精确调控光伏出力、储能系统的充放电、充电桩的充电过程以及负荷的调节。在阳光充沛的情况下，优先利用光伏电能，并将多余部分储存；当光伏发电不足或用电需求增加时，及时释放储能系统中的电能以供应需求。此外，它还能与云端平台做实时交互，动态调整策略，获取能源政策和电价信息，从而优化能源利用并控制成本，使充电站的运行更加智能化和高效化，全面使用户得到满足的需求。
AcrelEMS 智慧能源管理平台，作为光伏储能一体化充电站的“智慧大脑”，集成了微电网管理、充电桩运营、光伏发电监控及储能管理等多项功能，全面保障充电站的高效运转。在实际应用中，该平台能够实时监测设备状态，对异常电压波动迅速作出响应并提供有效的解决方案，从而明显提升了供电的可靠性，优化了能源使用策略，实现了新能源发电的就地消纳，大大降低了充电成本，为用户所带来了更加优质且经济的充电服务。
基于物联网和大数据技术的充电设施管理系统，它能够对充电桩进行全方位的监控、调度和管理，可提高了充电桩的利用率和充电效率。用户通过 APP 或小程序提前预约充电，避免充电站排队等待的烦恼，提高了出行效率。此外，平台还支持扫码 / 刷卡充电、寻桩导航、订单管理、充电桩监控、收益分析等功能，为用户更好的提供了便捷的充电体验，也为充电站的运营管理提供了有力的数据支持，让运营者能够更好地了解客户的真实需求，优化运营策略。
能量管理策略实现了电网、光伏发电、储能装置及充电设施之间能量的高效互动与灵活调配。系统在确保变压器安全运作的基础上，来优化调控，有效缓解峰谷差、平滑负荷波动，实现短时柔性扩容，从而提升电力设备的运行效率并补偿负荷波动。此外，在电网不允许送电的情况下，系统仍可通过调节光伏发电、储能充电及充电桩运行模式，有效预防逆功率现象的发生。
系统实时监测变压器负荷率，计算变压器剩余容量，结合充电需求和储能系统放电容量对充电进行动态控制，包括：用户权限识别、充电行为统计、充电功率控制、允许/禁止新增充电、调整充电价格等方式来引导用户充电需求，提高电网对充电的友好度和容纳能力。
光储充一体化充电站作为新能源时代的创新成果，为绿色出行提供了强劲动力。它有效解决了充电难题，有力推动了能源革命和可持续发展。
尽管当前面临技术瓶颈、成本压力、政策制约、市场培育以及电网接入等多重挑战，但随技术慢慢的提升、政策逐步完善和市场日益成熟，这一些难题终将得以破解。光储充一体化充电站有望在城市中得到普遍应用，为新能源汽车提供持续稳定的绿色能源。
让我们共同支持新能源充电设施的发展，期待光储充一体化充电站引领绿色、便捷的出行新风尚，助力实现常态化的绿色出行愿景。
