摘要：光伏儲能系統是一種將太陽(yáng)能轉化為電能并存儲起來(lái)的技術(shù)，在直流快速充電站有著(zhù)廣闊的應用前景。主要論述光伏儲能系統工作原理和光伏儲能系統在直流快速充電站中的實(shí)踐應用，探討光伏儲能系統在直流快速充電站中的挑戰，分析光伏儲能系統在直流快速充電站中的發(fā)展前景。研究表明，光伏儲能系統可以減輕電網(wǎng)負荷壓力，提高電能利用率，減少對化石燃料的依賴(lài)，而系統效率、儲能成本和環(huán)境適應性是目前急需解決的問(wèn)題，需要進(jìn)一步研究和技術(shù)革新。

關(guān)鍵詞：光伏儲能系統；直流快速充電站；電動(dòng)汽車(chē)

0引言

目前，直流快速充電站作為電動(dòng)汽車(chē)主要的充電方式，其輸出功率較小，充電時(shí)間過(guò)長(cháng)，導致用戶(hù)充電不便、排隊等待充電的情況普遍存在，嚴重影響了用戶(hù)的使用體驗。為全面提高充電效率，需在直流快速充電站建設中引入光伏儲能系統，降低充電基礎設施的運營(yíng)成本。

1光伏儲能系統的工作原理

太陽(yáng)能作為一種可再生能源，可以通過(guò)光伏儲能系統進(jìn)行再次利用。光伏儲系統通過(guò)光伏電池板將太陽(yáng)能轉化為電能。光伏電池板由多個(gè)光伏電池組成，且這部分電池大多由半導體材料（硅）制成。一旦光線(xiàn)照射到光伏電池上，光子與材料中存在的電子就會(huì )發(fā)生相互作用，進(jìn)而促使電子獲得對應的能量，躍遷到導體帶，并持續產(chǎn)生一定的電流，從而使光能轉化為電能。

由于太陽(yáng)能屬于間接性能源，只有在白天的時(shí)候才能產(chǎn)生電能。為實(shí)現能源的持續供應，光伏儲能系統需儲存白天產(chǎn)生的多余電能，以備晚上或陰天的使用。其中，常見(jiàn)儲能方式是通過(guò)電池組儲存能量，將電能進(jìn)行化學(xué)反應轉化為化學(xué)能，并在需要時(shí)再將化學(xué)能轉化為電能輸出，常用電池組為鉛酸、鋰離子電池等。這些電池組大多具備長(cháng)壽命和低自放電率等優(yōu)勢，能滿(mǎn)足光伏儲能系統的多樣化需求。

2光伏儲能系統在直流快速充電站中的實(shí)踐應用

2.1為直流快速充電站提供穩定的電能供應

在直流快速充電站中應用光伏儲能系統可以存儲更多的太陽(yáng)能，在光照不足情況下，保證充電樁可以穩定地供應電能，進(jìn)一步降低對電網(wǎng)的過(guò)度依賴(lài)，并推動(dòng)可持續發(fā)展和提高能源利用效率。光伏儲能系統利用太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)光轉化為直流快速充電站對應的直流電能，并利用逆變器將剩余的直流電能轉換為交流電能，進(jìn)而儲存于電池組，在光照不足的情況下為直流快速充電站提供電能，從而儲存和利用多余的太陽(yáng)能電能。另外，光伏儲能系統將儲存電能供應給直流快速充電站，實(shí)現穩定的直流電能輸出，從而確保在在無(wú)光照或光照較弱的時(shí)段充電站依然能夠進(jìn)行快速充電，改善用戶(hù)的使用體驗，為直流快速充電站提供穩定可靠的電力支持。直流快速充電站利用光伏儲能系統將太陽(yáng)能及時(shí)轉化為電能并儲存，無(wú)須依賴(lài)傳統的燃煤、燃油等發(fā)電方式，從而減少對電網(wǎng)的依賴(lài)，降低電網(wǎng)負荷，落實(shí)綠色、可持續能源供應的發(fā)展。

2.2優(yōu)化充電過(guò)程并提高充電效率

隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)的廣泛應用，直流快速充電站的需求日益增長(cháng)，傳統的充電方式存在能量損耗大、充電效率低的問(wèn)題。因此，需要將光伏儲能系統引入直流快速充電站，并在智能充電管理系統優(yōu)化控制下，實(shí)現能源的優(yōu)化調度和管理，持續提高直流快速充電站充電效率。

智能充電管理系統的引入是直流快速充電站充電過(guò)程優(yōu)化和完善的基礎。該系統可以全面監控直流快速充電站負荷、能量輸入和車(chē)輛需求等關(guān)鍵參數，并以此為基礎進(jìn)行智能調度，提高充電效率和減少能量損耗。該過(guò)程中，可以通過(guò)掌握充電站的負荷情況和電能需求，將光伏儲能系統的輸出功率與負荷需求相匹配，從而大限度地利用可再生能源供電，降低利用傳統電能的比例。此外，智能充電管理系統可以通過(guò)分析不同車(chē)輛的電池狀態(tài)、充電速度和充電需求，合理地分配資源，縮短充電時(shí)間，提高充電效率。例如：對于電量較低的車(chē)輛，智能充電管理系統可調整充電優(yōu)先級，使其盡快充電，以滿(mǎn)足用戶(hù)的迫切需求；對于電量充足的車(chē)輛，智能充電管理系統可適當降低充電功率，以減少能量損耗。

2.3輸送多余的電能并落實(shí)電力雙向流動(dòng)目標

在直流快速充電站中，光伏儲能系統的應用可以實(shí)現兩個(gè)重要功能。

一方面，在充電站不是高峰期的狀況下，光伏儲能系統需借助太陽(yáng)能產(chǎn)生和存儲更多的電能，并將其輸送到電網(wǎng)，避免電能浪費，為電網(wǎng)提供額外的電力資源，減輕電網(wǎng)的負荷壓力。

另一方面，在電網(wǎng)負載高峰期，由于人們的用電需求增加，電網(wǎng)也需提供更多的電力。該環(huán)節中，光伏儲能系統需釋放存儲電能，為電網(wǎng)提供額外的電力，從而緩解電網(wǎng)的壓力，保證電力供應的穩定性。同時(shí)，除直接應用在充電站中，光伏儲能系統還可以與其他能源系統相結合，形成微電網(wǎng)系統。其中，微電網(wǎng)系統通過(guò)將光伏儲能系統、風(fēng)能系統、電池儲能系統等不同形式的可再生能源系統相結合，實(shí)現能源的互補和平衡。

3光伏儲能系統在充電基礎設施發(fā)展中的促進(jìn)作用

在電動(dòng)汽車(chē)全面普及和可再生能源逐步減少的趨勢下，充電基礎設施技術(shù)的發(fā)展極為重要。在這一進(jìn)程中，光伏儲能系統利用太陽(yáng)能進(jìn)行發(fā)電，并儲存多余的電能，為充電基礎設施提供可靠、清潔、持續的能源。光伏儲能系統在充電基礎設施發(fā)展中的促進(jìn)作用具體表現在4個(gè)方面。

一是提供可靠的電力來(lái)源，傳統能源供應系統經(jīng)常受到供電不穩定的影響，而光伏儲能系統則可以利用太陽(yáng)能為充電基礎設施提供穩定、可靠的電力。無(wú)論是在城市還是偏遠地區，光伏儲能系統都能為充電基礎設施提供足夠的電力能源，滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)的正常充電需求。

二是降低傳統能源過(guò)度依賴(lài)，傳統能源生產(chǎn)方式不僅會(huì )造成一定的環(huán)境污染，還會(huì )導致有限的資源逐漸枯竭，而合理地使用光伏儲能系統，可以有效減少對傳統能源的依賴(lài)，使得充電基礎設施更加環(huán)保和可持續。同時(shí)，通過(guò)自產(chǎn)自用的光伏能源，充電基礎設施可以更加獨立和靈活地運行，減少對外部能源供應的依賴(lài)。

三是促進(jìn)社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展，建設光伏儲能系統將帶動(dòng)新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，創(chuàng )造就業(yè)機會(huì )，提高就業(yè)率，同時(shí)使用光伏儲能系統的充電基礎設施也能吸引更多的投資和游客，推動(dòng)當地旅游業(yè)和商業(yè)發(fā)展。光伏儲能系統的推廣和應用，將為社會(huì )經(jīng)濟的可持續發(fā)展帶來(lái)巨大的推動(dòng)力。

四是加速能源轉型和減少碳排放，光伏儲能系統利用可再生的太陽(yáng)能為直流快速充電站提供持續的清潔能源，對環(huán)境友好。通過(guò)大規模應用光伏儲能系統，可以持續減少對傳統能源的依賴(lài)，降低碳排放，實(shí)現能源綠色轉型。

4安科瑞Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統

4.1概述

Acrel-2000MG儲能能量管理系統是安科瑞專(zhuān)門(mén)針對工商業(yè)儲能電站研制的本地化能量管理系統，可實(shí)現了儲能電站的數據采集、數據處理、數據存儲、數據查詢(xún)與分析、可視化監控、報警管理、統計報表、策略管理、歷史曲線(xiàn)等功能。其中策略管理，支持多種控制策略選擇，包含計劃曲線(xiàn)、削峰填谷、需量控制、防逆流等。該系統不僅可以實(shí)現下級各儲能單元的統一監控和管理，還可以實(shí)現與上級調度系統和云平臺的數據通訊與交互，既能接受上級調度指令，又可以滿(mǎn)足遠程監控與運維，確保儲能系統安全、穩定、可靠、經(jīng)濟運行。

4.2應用場(chǎng)景

適用于工商業(yè)儲能電站、新能源配儲電站。

4.3系統結構

4.4系統功能

（1）實(shí)時(shí)監管

對微電網(wǎng)的運行進(jìn)行實(shí)時(shí)監管，包含市電、光伏、風(fēng)電、儲能、充電樁及用電負荷，同時(shí)也包括收益數據、天氣狀況、節能減排等信息。

（2）智能監控

對系統環(huán)境、光伏組件、光伏逆變器、風(fēng)電控制逆變一體機、儲能電池、儲能變流器、用電設備等進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，掌握微電網(wǎng)系統的運行狀況。

（3）功率預測

對分布式發(fā)電系統進(jìn)行短期、超短期發(fā)電功率預測，并展示合格率及誤差分析。

（4）電能質(zhì)量

實(shí)現整個(gè)微電網(wǎng)系統范圍內的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進(jìn)行持續性的監測。如電壓諧波、電壓閃變、電壓不平衡等穩態(tài)數據和電壓暫升/暫降、電壓中斷暫態(tài)數據進(jìn)行監測分析及錄波展示，并對電壓、電流瞬變進(jìn)行監測。

（5）可視化運行

實(shí)現微電網(wǎng)無(wú)人值守，實(shí)現數字化、智能化、便捷化管理;對重要負荷與設備進(jìn)行不間斷監控。

（6）優(yōu)化控制

通過(guò)分析歷史用電數據、天氣條件對負荷進(jìn)行功率預測，并結合分布式電源出力與儲能狀態(tài)，實(shí)現經(jīng)濟優(yōu)化調度，以降低尖峰或者高峰時(shí)刻的用電量，降低企業(yè)綜合用電成本。

（7）收益分析

用戶(hù)可以查看光伏、儲能、充電樁三部分的每天電量和收益數據，同時(shí)可以切換年報查看每個(gè)月的電量和收益。

（8）能源分析

通過(guò)分析光伏、風(fēng)電、儲能設備的發(fā)電效率、轉化效率，用于評估設備性能與狀態(tài)。

（9）策略配置

微電網(wǎng)配置主要對微電網(wǎng)系統組成、基礎參數、運行策略及統計值進(jìn)行設置。其中策略包含計劃曲線(xiàn)、削峰填谷、需量控制、新能源消納、逆功率控制等。

5硬件及其配套產(chǎn)品

6結論與展望

在直流快速充電站中應用光伏儲能系統，能有效地解決目前充電樁存在的不良問(wèn)題，并持續提高充電效率，降低運營(yíng)成本，進(jìn)一步推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。同時(shí)，應積極完善相應的光伏儲能技術(shù)，推動(dòng)直流快速充電站的智能化、綠色化和高效化發(fā)展，為推動(dòng)清潔能源發(fā)展和建設智能城市做出積極貢獻。

參考文獻

【1】張強.建筑“光儲直柔"配電系統設計要點(diǎn)淺析[J].現代建筑電氣，2023，14（12）：17-24.

【2】李金韜.光伏儲能系統在直流快速充電站中的應用[J].云南水力發(fā)電，2021，37（11）：10-13.

【3】皮琪力.基于三電平變換器的快速充電站微網(wǎng)構架及控制策略研究[D].武漢：湖北工業(yè)大學(xué)，2020.

【4】謝贏(yíng)朋.光伏儲能系統在直流快速充電站中的應用

【5】安科瑞高校綜合能效解決方案2022.4版.

【6】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.04版.