安徽正變電氣科技有限公司

智能光伏并網(wǎng)柜與儲能系統(tǒng)的聯(lián)動使用，通過“發(fā)電-儲電-用電”的智能調(diào)度，可實現(xiàn)平抑光伏波動、優(yōu)化用電收益、保障供電可靠性三大核心目標，具體聯(lián)動方法及關(guān)鍵技術(shù)如下：

### **一、聯(lián)動核心目標**
1. **平抑光伏波動**
光伏發(fā)電受光照影響波動性強（如云層遮擋時功率10分鐘內(nèi)可下降50%）。通過儲能系統(tǒng)快速充放電（響應(yīng)時間<100ms），可將功率波動幅度控制在±5%以內(nèi)，滿足電網(wǎng)對新能源電站的“低電壓穿越”“波動率限制”要求。例如，1MW光伏電站配置200kWh儲能，可平抑90%以上的短時波動。

2. **優(yōu)化用電收益**
- **峰谷套利**：利用電價差（如工商業(yè)峰谷電價差0.5元/kWh），光伏出力低谷時（如夜間）通過電網(wǎng)充電，高峰時（如10:00-15:00）優(yōu)先釋放儲能電力，每度電可增收0.3-0.5元。
- **需量管理**：針對工商業(yè)用戶的“需量電費”，通過儲能放電降低電網(wǎng)瞬時功率（如將1000kW需量降至800kW），年節(jié)省電費可達數(shù)萬元。

3. **保障供電可靠性**
- **離網(wǎng)運行**：電網(wǎng)停電時，協(xié)同控制光伏與儲能組成微電網(wǎng)，為重要負荷（如通信基站、應(yīng)急照明）持續(xù)供電（續(xù)航時間≥4小時）。
- **備電支撐**：光伏并網(wǎng)柜檢測到電網(wǎng)故障時，0.5秒內(nèi)切換至“孤島模式”，儲能系統(tǒng)維持電壓頻率穩(wěn)定，避免負荷斷電。

### **二、聯(lián)動控制策略**
根據(jù)應(yīng)用場景（分布式屋頂、地面電站、工商業(yè)微電網(wǎng)）差異，采用差異化策略，核心包括功率平滑、經(jīng)濟調(diào)度、應(yīng)急響應(yīng)三大類：

#### **1. 功率平滑控制（平抑波動）**
- **適用場景**：大型地面光伏電站或接入弱電網(wǎng)的分布式項目。
- **控制邏輯**：
- 當光伏實時功率（Ppv）>目標并網(wǎng)功率時，儲能充電（Pbat = Ppv - 目標功率）；
- 當Ppv < 目標功率時，儲能放電（Pbat = 目標功率 - Ppv）。
- **技術(shù)實現(xiàn)**：
- 實時采集光伏組串電流、電壓（采樣頻率≥1kHz），計算瞬時功率并傳輸至儲能PCS（儲能變流器）；
- 監(jiān)測并網(wǎng)點電壓/頻率，當電網(wǎng)異常（如電壓跌落>10%）時，立即通知儲能系統(tǒng)暫停充放電，優(yōu)先保障電網(wǎng)穩(wěn)定。
- **案例效果**：某5MW地面光伏電站配置1MWh儲能，采用功率平滑控制后，1分鐘內(nèi)功率波動從±30%降至±5%，電網(wǎng)調(diào)度部門對其考核罰款減少80%。

#### **2. 經(jīng)濟調(diào)度控制（收益優(yōu)化）**
- **適用場景**：工商業(yè)屋頂光伏（電價機制靈活）。
- **控制策略**：
- **日前優(yōu)化**：基于天氣預(yù)報（光伏出力預(yù)測誤差≤15%）和電價曲線，制定次日充放電計劃：
- 光伏大發(fā)時段（如12:00-14:00）：優(yōu)先自用，余電充電（避免上網(wǎng)電價低于儲能放電成本）；
- 電價高峰時段（如8:00-10:00）：儲能滿功率放電，減少電網(wǎng)購電；
- 電價低谷時段（如0:00-6:00）：若儲能SOC（荷電狀態(tài)）<20%，通過電網(wǎng)補電至50%。
- **日內(nèi)動態(tài)調(diào)整**：光伏并網(wǎng)柜每5分鐘更新實際出力，與計劃偏差超過10%時，動態(tài)調(diào)整儲能充放電功率（如預(yù)測出力100kW，實際80kW，則減少儲能充電20kW）。
- **技術(shù)實現(xiàn)**：
- 通過RS485/以太網(wǎng)與儲能PCS通信，發(fā)送充放電指令（如“充電功率50kW”）；
- 監(jiān)測并網(wǎng)點的有功/無功功率，不超過電網(wǎng)許可范圍（如功率因數(shù)維持在0.95以上）。

#### **3. 應(yīng)急與備用控制（保障供電）**
- **適用場景**：對供電可靠性要求高的場景（如醫(yī)院、數(shù)據(jù)中心）。
- **控制策略**：
- **快速切換**：光伏并網(wǎng)柜檢測到電網(wǎng)失壓（持續(xù)>200ms）后，立即斷開并網(wǎng)開關(guān)（響應(yīng)時間<50ms），同時向儲能PCS發(fā)送“離網(wǎng)模式”指令，儲能系統(tǒng)在200ms內(nèi)建立穩(wěn)定電壓（380V±2%），光伏通過離網(wǎng)逆變器繼續(xù)向負荷供電，儲能補充差額功率。
- **SOC管理**：日常維持儲能SOC在30%-70%（避免過充過放），應(yīng)急狀態(tài)下允許短時放電至10%，重要負荷供電≥4小時；恢復(fù)電網(wǎng)供電后，優(yōu)先充電至50%再并網(wǎng)。
- **安全協(xié)同**：光伏并網(wǎng)柜與儲能系統(tǒng)共享保護信息（如過流、過壓），當檢測到電池組故障（如單體電壓>3.7V），立即閉鎖儲能充放電，僅保留光伏并網(wǎng)功能。

### **三、技術(shù)實現(xiàn)與關(guān)鍵組件**
聯(lián)動控制需通過“感知-決策-執(zhí)行”三層架構(gòu)實現(xiàn)，核心技術(shù)包括通信協(xié)議、控制算法、保護協(xié)同三大類：

#### **1. 通信與數(shù)據(jù)交互**
- **通信協(xié)議**：
- 光伏并網(wǎng)柜→儲能PCS：Modbus-RTU（傳輸光伏功率、并網(wǎng)點電壓）或MQTT（適用于云端控制）；
- 儲能PCS→光伏并網(wǎng)柜：反饋SOC、充放電功率、故障狀態(tài)（如“過溫報警”）。
- **數(shù)據(jù)采集點**：
- 光伏并網(wǎng)柜：光伏總電流/電壓、并網(wǎng)點有功/無功功率、電網(wǎng)頻率；
- 儲能參數(shù)：SOC、PCS運行模式（并網(wǎng)/離網(wǎng)）、充放電功率限值。
- **延遲要求**：通信延遲需<500ms，確保控制指令及時執(zhí)行。

#### **2. 控制算法與決策邏輯**
- **核心算法**：
- **模型預(yù)測控制（MPC）**：基于未來15分鐘的光伏出力預(yù)測和負荷需求，滾動優(yōu)化儲能充放電計劃，比傳統(tǒng)PID控制提升10%-15%的收益；
- **模糊控制**：針對光照突變等不確定因素，通過模糊規(guī)則（如“功率下降快→放電功率增加”）實現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)節(jié)，魯棒性更強。
- **決策優(yōu)先級**：當多目標沖突時（如平抑波動與峰谷套利沖突），按優(yōu)先級處理：
- 電網(wǎng)安全（如頻率偏差>0.5Hz時，優(yōu)先穩(wěn)定電網(wǎng)）；
- 設(shè)備保護（如儲能過溫時，立即停止充放電）；
- 經(jīng)濟收益（無安全風(fēng)險時，按最優(yōu)收益調(diào)度）。

#### **3. 保護協(xié)同與安全機制**
- **防逆流保護**：光伏并網(wǎng)柜內(nèi)置防逆流裝置，當儲能放電導(dǎo)致電流反向（上網(wǎng)功率<0）且超過設(shè)定值（如-5%額定功率）時，100ms內(nèi)降低儲能放電功率，避免違反電網(wǎng)“禁止逆流”規(guī)定。
- **過載協(xié)同保護**：并網(wǎng)點總電流超過額定值1.2倍時，光伏并網(wǎng)柜與儲能PCS同時降低功率：
- 儲能側(cè)：立即停止充電或降低放電功率，總降額速度≥20%/秒；
- 光伏并網(wǎng)柜接收儲能PCS的“電池過充/過放”信號后，禁止向儲能充電或限制放電，同時觸發(fā)聲光告警（如“電池SOC<10%，請停止放電”）。

### **四、典型應(yīng)用場景與效益分析**

#### **1. 工商業(yè)屋頂光伏+儲能場景（1MW光伏+200kWh儲能）**
- **控制策略**：峰谷套利+需量管理。
- 高峰時段（8:00-22:00，電價1.2元/kWh）：儲能放電，光伏余電上網(wǎng)；
- 低谷時段（22:00-8:00，電價0.6元/kWh）：光伏無出力時，電網(wǎng)充電至SOC 80%；
- 需量控制：監(jiān)測15分鐘需量，接近閾值時儲能放電，將需量從1200kVA降至1000kVA。
- **效益**：年峰谷套利收益約12萬元，需量電費節(jié)省8萬元，投資回收期約5年。

#### **2. 離網(wǎng)光伏微電網(wǎng)場景（50kW光伏+100kWh儲能）**
- **控制策略**：離網(wǎng)運行+應(yīng)急供電。
- 電網(wǎng)停電時，光伏與儲能組成微電網(wǎng)，為通信基站、應(yīng)急照明等負荷供電，續(xù)航時間≥4小時；
- 日常運行中，光伏優(yōu)先供電，余電存入儲能，不足時由儲能補充。
- **效益**：減少柴油發(fā)電機使用，降低運維成本，同時提升供電可靠性。

### **五、未來趨勢：從功能型向智慧型升級**
隨著虛擬電廠、光儲一體化普及，光伏并網(wǎng)柜正從“功能型”向“智慧型”升級：
- **AI預(yù)測**：通過大數(shù)據(jù)分析天氣、用電負荷，優(yōu)化發(fā)電調(diào)度；
- **儲能聯(lián)動**：與儲能系統(tǒng)協(xié)同，實現(xiàn)“谷時存電、峰時放電”；
- **區(qū)塊鏈記賬**：支持綠電交易，每一度電都可追溯、可認證。