在全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型與電力需求持續(xù)增長的背景下，離網(wǎng)及弱電網(wǎng)區(qū)域由于地理位置偏遠或電網(wǎng)覆蓋不足，經(jīng)常出現(xiàn)停電、限電等情況，嚴重影響生活與生產(chǎn)用電的連續(xù)性，柴油發(fā)電的高成本與污染問題進一步加劇了能源升級的迫切性。光儲柴一體化系統(tǒng)雖逐步展現(xiàn)應用潛力，但仍存在以下幾方面痛點與問題：

（1）清潔能源利用率低：未能充分利用當?shù)刎S富的太陽能資源，柴油發(fā)電占比過高導致用電成本高企與環(huán)境污染。

（2）系統(tǒng)運行靈活性不足：現(xiàn)有系統(tǒng)多難以靈活切換并離網(wǎng)模式，無法適應電網(wǎng)條件變化及多樣用電場景的需求。

（3）能源經(jīng)濟性較差：柴油發(fā)電成本居高不下，缺乏多能源協(xié)同互補機制，導致整體供電成本高、效益低。

（4）控制與運維能力薄弱：缺乏對光伏、儲能和柴油發(fā)電的實時協(xié)調(diào)與狀態(tài)監(jiān)測，能源管理粗放，特殊情況下備用電源響應不及時。

（5）多機并聯(lián)難度大：多機并聯(lián)涉及多臺光儲柴一體機協(xié)同工作，缺乏高可靠性通信和協(xié)同控制策略，存在負載分配不均、環(huán)流、SOC不一致等潛在問題。

項目概況

該光儲柴一體機中光儲為直流耦合型，系統(tǒng)原理圖如圖1所示，光伏通過DC/DC變換器接入到直流母線，儲能通過高壓箱接入直流母線，直流側(cè)統(tǒng)一通過PCS接入交流母線。市電和柴發(fā)通過ATS接入，進行電網(wǎng)和柴發(fā)兩個主電源之間的切換。項目需求通過一套能量管理系統(tǒng)實現(xiàn)光儲柴一體機各系統(tǒng)能量管理與協(xié)調(diào)控制，同時接入柜體中的消防、水浸、空調(diào)等設(shè)備，實現(xiàn)動環(huán)監(jiān)控與控制。

項目具體控制要求為在并網(wǎng)下負載用能順序為光伏＞市電＞儲能，儲能主要做離網(wǎng)備電使用，當儲能備電完成后光伏發(fā)電通過PCS供給負載使用，同時需要進行防逆流，提高新能源利用率，減少棄光。離網(wǎng)下負載用能順序為光伏＞儲能＞柴發(fā)，通過光儲柴協(xié)調(diào)控制實現(xiàn)供電不間斷，保證供電。

光儲柴一體機系統(tǒng)原理圖

光儲柴一體機實物

解決方案

為了實現(xiàn)客戶需求，光儲柴一體機柜內(nèi)配置Acrel-2000ES儲能能量管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有完善的光伏、儲能監(jiān)控與管理功能，涵蓋了儲能系統(tǒng)設(shè)備(DC/DC、PCS、BMS、電表、消防、空調(diào)等)的詳細信息，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢與分析、可視化監(jiān)控、報警管理、統(tǒng)計報表等功能。在高級應用上支持能量調(diào)度，具備防逆流、削峰填谷、需量控制、備用電源等控制功能。系統(tǒng)對電池組性能進行實時監(jiān)測及歷史數(shù)據(jù)分析、根據(jù)分析結(jié)果采用智能化的分配策略對電池組進行充放電控制，優(yōu)化了電池性能，提高電池壽命。同時，采用我司ARTU-100產(chǎn)品進行遙控遙信拓展，采用通訊管理機ANet-2E4SM實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳云平臺，便于運營商在云平臺進行多站點的管理。

安科瑞光儲柴一體機解決方案

系統(tǒng)組網(wǎng)架構(gòu)圖

由于單臺光儲柴一體機輸出功率有限，在高負載應用場景中（工廠、礦區(qū)等）需依賴多機并聯(lián)以提升系統(tǒng)總?cè)萘?。為應對多機并聯(lián)環(huán)境下可能出現(xiàn)的運行風險，能量管理系統(tǒng)持續(xù)優(yōu)化并完善了以下關(guān)鍵功能：

（1）SOC主動均衡：在多機并聯(lián)及柴發(fā)協(xié)同運行過程中，通過智能均衡算法動態(tài)調(diào)節(jié)各光儲一體機的充放電狀態(tài)，確保所有一體機SOC維持在合理區(qū)間，有效避免因SOC差異過大導致的系統(tǒng)整體性能下降和“木桶效應"。

（2）并離網(wǎng)快速切換：結(jié)合PCS主從控制特性與順序操作邏輯，優(yōu)化切換流程，實現(xiàn)快速并離網(wǎng)模式轉(zhuǎn)換，大幅提升系統(tǒng)供電連續(xù)性和可靠性。

（3）故障自主隔離與保護：當系統(tǒng)中某臺設(shè)備發(fā)生通信中斷或其他異常時，自動觸發(fā)保護機制，實現(xiàn)故障單元的快速解列和關(guān)機，最大限度降低單點故障對并聯(lián)系統(tǒng)的影響，確保整體穩(wěn)定運行。

（4）靈活選投與檢修支持：用戶可在主界面按需勾選參與并聯(lián)運行的柜體數(shù)量，支持部分一體機主動退出而不影響系統(tǒng)運行，便于日常檢修、維護和運行策略調(diào)整，提升系統(tǒng)可用性與運維便利性。

多機并聯(lián)連接示意圖

多機并聯(lián)調(diào)試圖

方案效果

緬甸某服裝廠因電網(wǎng)供電穩(wěn)定性差，經(jīng)常停電導致公司生產(chǎn)受阻，故安裝三臺光儲柴一體機進行多機并聯(lián)，以保證穩(wěn)定可靠的供電。該項目現(xiàn)場情況如圖7所示，主機界面如圖8所示，通過主機的儲能能量管理系統(tǒng)對所有一體機進行統(tǒng)一的監(jiān)視和管理，自動完成光儲柴系統(tǒng)控制。

在監(jiān)測到市電正常時，三臺光儲柴一體機能夠正常完成離網(wǎng)備電并均衡各一體機SOC，保證SOC一致性，儲能SOC始終保持90%以上。在備電完成后，光伏發(fā)電通過PCS輸出供給負載使用，同時保證防逆流。在檢測到市電斷電時，系統(tǒng)能通過控制斷路器快速切斷與電網(wǎng)的連接，將PCS轉(zhuǎn)為離網(wǎng)模式運行，同時根據(jù)SOC情況合理控制光伏出力，并在SOC過低時啟動柴發(fā)供電，保證供電的連續(xù)性和可靠性，提高工廠生產(chǎn)效率，提升經(jīng)濟效益。

項目現(xiàn)場圖

光儲柴一體機通過高度集成與直流耦合技術(shù)，有效整合光伏、儲能和柴油發(fā)電機，成為解決離網(wǎng)及弱電網(wǎng)區(qū)域供電難題的創(chuàng)新方案。針對清潔能源利用不足、運行靈活性差、經(jīng)濟性低及多機并聯(lián)復雜等行業(yè)痛點，Acrel-2000ES能量管理系統(tǒng)實現(xiàn)了光-儲-柴多能源智慧協(xié)同、SOC主動均衡、并離網(wǎng)無縫切換和故障自主隔離，顯著提升系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟性與擴展性。該項目在緬甸某工廠成功應用，通過多機并聯(lián)與智能控制，實現(xiàn)供電高可靠、低成本和綠色低碳運行，為全球能源轉(zhuǎn)型提供了可復制、高效率的一體化能源解決方案。

儲能能量管理系統(tǒng)主界面圖

儲能SOC功率變化如圖7所示，在有市電情況下備電時儲能SOC保持在備電SOC以上，在離網(wǎng)時儲能正常進行放電，SOC降低，符合控制預期。

儲能SOC功率變化曲線圖

結(jié)語

光儲柴一體機通過配置儲能能量管理系統(tǒng)不僅能夠充分利用當?shù)靥柲苜Y源，實現(xiàn)綠色低碳供電，還可根據(jù)電網(wǎng)條件靈活切換并離網(wǎng)運行模式，顯著提升供電可靠性。此外，通過多能源互補與智能調(diào)控管理，光儲柴系統(tǒng)在降低用電成本、提升運行經(jīng)濟性方面也具有顯著優(yōu)勢。此外，該方案具備良好的擴展性和場景適應性，不僅適用于國內(nèi)外電網(wǎng)覆蓋不足或供電不穩(wěn)定的區(qū)域，同樣適用于海島、牧區(qū)、哨所、油田、礦山，以及東南亞、非洲、歐洲等地區(qū)。

參考文獻：