1.引言
在“雙碳”目標背景下，“河南省人民政府辦公廳關于印發(fā)河南省加快推進源網荷儲一體化實施方案的通知”要求“加快推進源網荷儲一體化，建設新型能源體系”，實施范圍包含高速公路、國省干線、鐵路等交通基礎設施場景。
交通行業(yè)作為能源消耗和碳排放的重要領域，正積極探索綠色低碳發(fā)展路徑。河南省源網荷儲一體化政策的實施，為高速公路服務區(qū)的能源轉型提供了政策支持。微電網作為一種新型能源供應模式，能夠有效整合分布式能源、儲能系統(tǒng)和負荷需求，實現(xiàn)能源的高效利用和低碳運行。本文以河南某高速服務區(qū)為例，探討光儲充微電網優(yōu)化控制的設計與應用，為高速行業(yè)的綠色轉型提供參考。
2.項目背景
在雙碳目標、國家及河南省政策背景下，交投集團提出要落實全省新業(yè)倍增行動和綠色低碳轉型戰(zhàn)略，依托高速公路資產和土地資源集聚優(yōu)勢搭建新能源發(fā)展平臺，統(tǒng)籌開展光伏、充換電儲能、能源智慧管理及相關配套服務等業(yè)務，為指導后續(xù)工作的有序開展，特開展京港澳高速公路沿線建設工作。主要圍繞京港澳高速沿途共設有中牟、鄭州北、澠池、漯河、許昌、靈寶、長葛、商丘、開封等255個服務區(qū)和收費站，實現(xiàn)每個光儲充微電網站點的智慧管理以及優(yōu)化控制，完成新能源消納、防逆流等控制需求，提升各個光儲充微電網站點的安全可靠、綠色經濟運行。
鄭州某服務區(qū)北區(qū)位于連霍高速公路K588公里處，距高速西出口2kM,距東出口5kM。該服務區(qū)日均車流量大，能源需求較高。為實現(xiàn)綠色低碳目標，服務區(qū)新增1臺630kVA低壓變壓器，并建設了包含光伏發(fā)電、儲能系統(tǒng)和充電樁的微電網系統(tǒng)。微電網的組成包括：
光伏發(fā)電系統(tǒng)：裝機容量100kW，年均發(fā)電量約12萬度；
儲能系統(tǒng)：容量125kW/261kWh，用于削峰填谷和應急備用；
充電樁：配置5臺120kW直流快充樁，滿足電動汽車充電需求。
由于該區(qū)所屬電力公司要求不允許反向送電，因此服務區(qū)除了要實現(xiàn)光儲充微電網的監(jiān)測管理優(yōu)化控制提升新能源最*化利用之外，還需做防逆流控制，以確保微電網安全、穩(wěn)定、經濟運行。
3. 方案設計
本項目基于智慧能源管理平臺、智慧儲能、智慧光伏、智慧充電，實現(xiàn)新能源充電場站更高收益、更優(yōu)體驗、降容增效等目標，搭建“AI智能+光儲充+N”源網荷儲一體化管理系統(tǒng)，系統(tǒng)具備高兼容性的通信控制能力和信息交互能力，可下探至微網系統(tǒng)基本組成單元，實現(xiàn)光儲充站點能量使用監(jiān)測與智能控制、設備診斷等功能。智慧能源管理平臺與微網系統(tǒng)各組成單元之間建立本地通信組網，形成“云-邊-端”的三層架構。
系統(tǒng)架構具體設計如下：
數(shù)據采集層：光伏逆變器、儲能變流器、充電樁、電表、防逆流保護裝置等設備；
通信層：通過網線/光纖將數(shù)據傳輸至協(xié)調控制器；
應用層：智慧能源管理平臺實現(xiàn)數(shù)據分析、策略優(yōu)化和可視化展示。
本方案采用光儲充與市電信息接入協(xié)調控制器，通過智慧能源管理平臺實現(xiàn)微電網的優(yōu)化控制。相關配置如下：
1、 防逆流保護裝置：在并網柜增加防逆流保護裝置，通過監(jiān)測公共連接點的逆流信息進行上送協(xié)調控制器或者斷開并網柜斷路器，實現(xiàn)微電網逆流保護；
2、 電能質量在線監(jiān)測裝置：監(jiān)測微電網的電能質量指標，如電壓偏差、頻率偏差、諧波含量等，采取相應的控制措施，確保電能質量符合標準要求；
3、 協(xié)調控制器：采集光伏、儲能、充電樁和市電的實時數(shù)據，實現(xiàn)多能源協(xié)同控制；完成微電網防逆流、新能源消納等策略，有效整合光伏、儲能和充電樁等資源，還能滿足防逆流要求，提升新能源消納能力，降低服務區(qū)用能成本及經濟運行；
4、 智慧能源管理平臺：基于AI智能算法，配置多種運行策略，下發(fā)至協(xié)調控制器，實現(xiàn)光儲充的優(yōu)化調度；并實現(xiàn)站點發(fā)電、用能、設備監(jiān)測、展示與管理。
方案配置清單：
| 項目名稱 | 服務區(qū)源網荷儲一體化項目 | ||
| 序號 | 產品型號 | 產品名稱 | 廠家 |
| 1 | ADL400 | 電力儀表 | 安科瑞 |
| 2 | AM5SE-IS | 防逆流裝置 | 安科瑞 |
| 3 | APView | 電能質量在線監(jiān)測裝置 | 安科瑞 |
| 4 | ACCU-100 | 協(xié)調控制器 | 安科瑞 |
| 5 | AcrelEMS 3.0 | 智慧能源管理平臺 | 安科瑞 |
4. 實現(xiàn)效果
現(xiàn)場防逆流保護裝置與協(xié)調控制器裝置安裝如下：
現(xiàn)場光儲充與市電運行數(shù)據，通過4G的形式上傳至AcrelEMS 3.0平臺，平臺展示如下：
服務區(qū)站點大屏
服務區(qū)光伏系統(tǒng)運行監(jiān)測
服務區(qū)儲能系統(tǒng)運行監(jiān)測
光儲充微電網運行策略配置
通過微電網優(yōu)化控制方案，為服務區(qū)實現(xiàn)了以下收益：基于AI智能算法調度最*成本電源供應新能源充電樁獲取電能差價和充電服務費；儲能系統(tǒng)谷峰套利收益；基于需量調控的電費收益；光伏余電上網收益。
5. 總結
本方案為高速公路服務區(qū)光儲充微電網的優(yōu)化控制提供了完整解決方案，通過協(xié)調控制器和智慧能源管理平臺實現(xiàn)了能源的高效調度與管理。同時該方案還可為光儲充微網系統(tǒng)中自發(fā)自用、余電不上網、需量調控、負載柔性調控、有序充電等場景提供支撐。不僅適用于服務區(qū)，還可推廣至園區(qū)、工廠、商場、收費站、充電站等微電網場景，為微電網的高效利用和安全可靠運行提供了參考依據，具有廣泛的應用前景。
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