新型电力系统光储充一体系统组成及应用
新型电力系统光储充一体系统组成及应用
随着新能源汽车的快速发展和电动汽车的普及，光储充一体化系统作为一种新型能源解决方案，正在逐步改变我们的能源使用方式。这种集光伏发电、储能系统和充电设施于一体的能源系统，不仅提高了能源利用效率，还为电动汽车的普及提供了有力支持。本文将详细介绍光储充一体化系统的组成、技术优势及其在不同场景中的应用。
一、前言
“双碳”（碳达峰、碳中和）目标的提出，推动我国新能源建设驶入快车道，同时，新型电力系统规划确立了以新能源为主体的发展方向。光伏并网在两个维度实现，即大规模集中并网和分布式多点并网，前者容量大，后者覆盖面广、接入形式更为灵活。分布式光伏接入分为并网型和离网型，并网型与公共电网相连，离网型控制逻辑更为复杂，配置一定容量的储能单元、负载，源-网-荷-储-控架构也称为微网（或微电网），微网建设呈现集成化、智能化发展趋势。
随着电动汽车的迅速发展，充电桩大规模建设和大功率的快充造成电网的容量不足和对电网的巨大冲击。因此，新能源汽车的发展需要光储充的协同发展，这是一种廷缓高昂的基础设施投资的非电网方案，是未来能源发展的必要选择，成为了未来新能源产业经济发展中不可或缺的角色，也将助力国家新型电力系统的建设。
一、什么是光储充一体化
光储充一体化是指将光伏发电、储能系统和充电设施集成在一起的能源系统。它通过光伏组件发电，储能系统存储电能，以便夜间和峰时用电，也可以为电动汽车等终端设备提供电力服务，实现能源的生产、存储和消费的高效协同。
二、光储充一体系统组成
系统通常由以下核心模块组成：
- 光伏发电系统：将太阳能转换为电能，为系统提供绿色能源。
- 储能系统：利用电池储存多余的电能，平衡发电和用电之间的时间差。
- 充电设施：为电动汽车等终端设备提供电能输出，支持快充和慢充功能。
- 能量管理系统（EMS）：通过智能化的控制技术，实现发电、储能和充电的高效管理。
三、光储充一体化的技术优势
光储充一体化作为一种综合性能源解决方案，显然具备着明显的优势：
- 高度集成化
通过将光伏、储能和充电设施整合在一个系统内，不仅节省了占地面积，还减少了各模块之间的能量损耗，提高了整体效率。
- 提升能源利用率
利用储能系统存储白天多余的光伏发电量，解决了光伏发电的间歇性问题，提升了可再生能源的利用率。
- 减少电网压力
光储充一体化可以实现“就地发电，就地使用”，减少对电网的依赖，特别是在用电高峰时段，有助于缓解电网负荷压力。
- 降低用电成本
通过削峰填谷策略，用户可以利用低电价时段为储能系统充电，减少高电价时段的电力消费，从而降低用电成本。
- 环保与可持续发展
该系统充分利用太阳能这一清洁能源，减少化石燃料的使用，降低碳排放，有助于实现全球碳中和目标。
四、光储充一体化的应用场景
- 公共充电站
在高速公路服务区、大型商业中心等区域部署光储充一体化系统，可提供清洁能源驱动的充电服务，降低对电网的依赖。
- 工业园区
为工业企业提供自发自用的清洁能源，结合储能系统和电价策略，有效降低能源成本。
- 智能社区
在住宅区部署小型光储充一体化系统，为住户提供绿色电力，同时支持电动汽车充电。
五、光储充一体化的应用——车网互动（Vehicle-to-Grid，V2G）
国家发改委、国家能源局、工信部、市场监管总局四部门发布《关于推动车网互动规模化应用试点工作的通知》指出，将在全国开展车网互动规模化应用试点。全面推广新能源汽车有序充电，扩大双向充放电（V2G）项目规模，丰富车网互动应用场景。
《通知》提出，以城市为主体完善规模化、可持续的车网互动政策机制，以 V2G项目为主体探索技术先进、模式清晰、可复制推广的商业模式，力争以市场化机制引导车网互动规模化发展。参与试点的地区应全面执行充电峰谷分时电价，力争年度充电电量 60% 以上集中在低谷时段，其中通过私人桩充电的电量 80% 以上集中在低谷时段。参与试点的 V2G 项目放电总功率原则上不低于 500 千瓦，年度放电量不低于 10 万千瓦时 ，西部地区可适当降低。
5.1 V2G作用
- 削峰填谷
电动汽车可以在电力需求低时充电，并在需求高时将电力释放回电网。有助于平衡电网的负载，减少需求峰值对电网的压力。
- 提高能源效率
将电动汽车作为移动储能单元，可以更有效地利用可再生能源，如风能和太阳能，这些能源的生成往往具有间歇性和不可预测性。
- 经济效益
车主可以通过向电网售电获得收益，特别是在电价较高时。这不仅提高了电动汽车的经济效益，也鼓励了更多消费者采用电动车。
- 提升电网稳定性
电动汽车可以作为电网的应急电源，在电网故障或紧急情况下提供必要的电力支持。
- 促进可再生能源的利用
V2G技术可以通过调节和存储过剩的可再生能源电力，减少弃电现象，提高新能源消纳率。
5.2 面临的挑战
整体来看，随着电动汽车的快速规模化普及 ，引导电动汽车充电从无序充电（V0G）向有序充电（V1G）、车网互动（V2G）过渡并最终实现车网一体（VGI）的目标早已成为行业共识。不过，现阶段车网融合发展还处于 V0G向V1G转变的过程中，到最终实现V2G、VGI还有很长的路要走。
- 高昂的建设改造成本
V2G技术只能通过特殊的直流充电桩实现，而该桩相较于传统充电桩的硬件设备投资成本偏高，因此短时间内无法大规模推广；另外，软件平台、算法、服务器的搭建亦需要较高投入，最后在完成生态整合、与合作方分成后，将进一步摊薄V2G技术实现的利润。
- 大规模功率返送，对电网可能造成的冲击
在电压等级较低的配电网区域，大规模功率返送相对比较好被接受；但若到一座城市核心的220千伏变电站，结合电网现有的管理体制和传统的运行方式，大规模功率返送原则上是受限的。V2G推广或将造成配电网的电能质量问题。若电网的功率发生变化，其频率电压、电能质量无法跟随保障，对于电网而言也是不小的麻烦。
- 电动汽车车主观念
消费者往往只将电动车视为交通工具，习惯从电网获取电能，而非将其视作一种供电装置。因此，他们较少考虑用车进行其他活动。目前市面上大部分私家电动车没有配备 V2G 功能的设备，再加上车主对电池寿命的担忧，在推广上存在一定挑战。
本文原文来自CSDN