摘 要：隨著光儲柴一體化系統(tǒng)應用日益廣泛，基于直流耦合技術的光儲柴一體機憑借高度集成化、安裝便捷性、高效光伏轉換以及精準快速的能源調控能力，充分滿足了市場對系統(tǒng)可靠性與操作簡易性的雙重需求，成為眾多新建項目的優(yōu)選方案。本文基于實際應用場景，從項目背景、技術路線與設備配置、多機并聯(lián)運行等維度展開分析，結合真實案例為不同應用場景提供定制化解決方案，助力用戶高效推進能源轉型進程。

關鍵詞：光儲柴一體機、直流耦合、并離網(wǎng)切換、能量管理  

1、概述  

在全球能源轉型和電力需求持續(xù)增加的背景下，偏遠或電網(wǎng)薄弱的離網(wǎng)區(qū)域因地理位置偏遠或覆蓋不足，常發(fā)生停電和限電事件，嚴重干擾生活和生產(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提升了能源升級的緊迫性。盡管光儲柴一體化系統(tǒng)逐漸顯現(xiàn)應用前景，但面臨以下關鍵痛點：  

（1）太陽能資源利用率低：未能高效利用當?shù)刎S富的光照資源，柴油發(fā)電比例過高導致用電成本上升和環(huán)境污染。  

（2）運行模式切換不靈活：現(xiàn)有系統(tǒng)多數(shù)難以在并網(wǎng)和離網(wǎng)狀態(tài)間自如轉換，無法適應電網(wǎng)變動和多樣用電場景的需求。  

（3）能源經(jīng)濟效益差：柴油發(fā)電成本居高不下，缺乏多種能源協(xié)同互補機制，造成整體供電成本高、效益低下。  

（4）監(jiān)控與維護能力弱：缺少對光伏、儲能和柴油發(fā)電的實時協(xié)調與狀態(tài)監(jiān)測，能源管理粗放，JI端情況下備用電源響應延遲。  

（5）多機并聯(lián)復雜性高：多臺光儲柴一體機協(xié)同工作時，缺乏高可靠性通信和協(xié)同控制策略，易出現(xiàn)負載分配不均、環(huán)流、SOC不一致等潛在問題。

2、項目情況

該光儲柴一體機采用直流耦合設計，其系統(tǒng)架構如圖1所示。光伏組件經(jīng)DC/DC變換器接入直流母線，儲能單元通過高壓箱連接直流母線。直流側電能統(tǒng)一經(jīng)由PCS接入交流母線。市電與柴油發(fā)電機通過ATS切換裝置互備，實現(xiàn)電網(wǎng)與柴發(fā)雙電源的自動轉換。

系統(tǒng)配備能量管理系統(tǒng)，統(tǒng)籌協(xié)調光伏、儲能及柴發(fā)的能量流動，同時集成柜體內的消防、水浸、空調等設備監(jiān)控，實現(xiàn)動力環(huán)境一體化管控。

核心控制策略如下：

1. 并網(wǎng)模式：負載優(yōu)先使用光伏供電，其次市電，儲能主要作為離網(wǎng)備用。儲能備電完成后，光伏發(fā)電通過PCS供給負載，系統(tǒng)需具備防逆流功能以提升新能源利用率，減少棄光。

2. 離網(wǎng)模式：負載依次由光伏、儲能、柴油發(fā)電機供電。通過光儲柴協(xié)同控制確保供電連續(xù)性，實現(xiàn)不間斷電力保障。

圖1光儲柴一體機系統(tǒng)原理圖

圖2 光儲柴一體機實物圖

3、解決方案

為滿足客戶需求，光儲柴一體化機柜內置Acrel-2000ES儲能能量管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備全面的光儲監(jiān)控能力，可實時監(jiān)測DC/DC變流器、PCS、BMS、電表、消防、空調等設備運行狀態(tài)，集成數(shù)據(jù)采集、處理、存儲、查詢分析、可視化監(jiān)控、報警管理及報表統(tǒng)計功能。在高級應用方面，系統(tǒng)支持能量調度策略，包含防逆流、削峰填谷、需量控制及備用電源模式。依托電池組性能實時監(jiān)測與歷史數(shù)據(jù)分析，系統(tǒng)通過智能分配策略優(yōu)化充放電過程，顯著提升電池效能并延長使用壽命。同時，通過ARTU-100模塊擴展遙控遙信功能，并基于ANet-2E4SM通訊管理機實現(xiàn)云平臺數(shù)據(jù)上傳，助力運營商進行多站點集中管控。

圖3安科瑞光儲柴一體機解決方案

圖4系統(tǒng)組網(wǎng)架構圖

表1產(chǎn)品清單

由于單個光儲柴一體機的輸出功率受限，在高壓應用環(huán)境如工廠或礦區(qū)，必須依賴多臺設備并聯(lián)來增強系統(tǒng)整體容量。針對多機并聯(lián)可能產(chǎn)生的運行隱患，能量管理系統(tǒng)不斷優(yōu)化并強化了以下核心功能：  

（1）SOC動態(tài)平衡：在多機并聯(lián)及柴油發(fā)電機協(xié)同運行時，借助智能平衡算法動態(tài)調整各單元的充放電狀態(tài)，保證所有一體機SOC維持在適宜區(qū)間，有效防止因SOC差異過大引發(fā)的系統(tǒng)性能衰減和短板效應。  

（2）快速并網(wǎng)與離網(wǎng)切換：結合PCS主從控制特性和順序操作邏輯，精煉切換流程，實現(xiàn)高效模式轉換，顯著提升供電連續(xù)性與可靠性。  

（3）自動故障隔離與保護：當系統(tǒng)中某設備出現(xiàn)通信中斷或其他異常時，自主激活保護機制，快速解列故障單元并關機，最小化單點故障對并聯(lián)系統(tǒng)的影響，保障整體運行穩(wěn)定性。  

（4）靈活選擇與維護支持：用戶可在主界面根據(jù)需要勾選參與并聯(lián)的柜體數(shù)量，支持部分設備主動退出而不干擾系統(tǒng)運行，便于日常檢修、維護和策略調整，增強系統(tǒng)可用性與運維便捷性。

圖5 多機并聯(lián)連接示意圖

圖6 多機并聯(lián)調試圖

4、方案效果

緬甸某服裝廠因電網(wǎng)供電不穩(wěn)定頻繁斷電，導致生產(chǎn)受阻。為保障電力供應，工廠安裝了三臺并聯(lián)運行的光儲柴一體機。如圖7所示項目現(xiàn)場及圖8主機界面顯示，該系統(tǒng)通過儲能能量管理平臺實現(xiàn)集中監(jiān)控與智能調度，自動完成光儲柴協(xié)同控制。

市電正常時，系統(tǒng)執(zhí)行離網(wǎng)備電策略：三臺設備智能均衡電池荷電狀態(tài)（SOC），維持SOC一致性在90%以上。完成備電后，光伏發(fā)電經(jīng)功率轉換系統(tǒng)供負載使用，同時嚴格防止電力反送電網(wǎng)。當偵測到市電中斷，系統(tǒng)立即控制斷路器切斷電網(wǎng)連接，功率轉換系統(tǒng)無縫切換至離網(wǎng)模式運行。系統(tǒng)根據(jù)實時SOC動態(tài)調節(jié)光伏出力，并在電量過低時自動啟動柴油發(fā)電機，確保電力供應連續(xù)可靠，顯著提升工廠生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。

圖7 項目現(xiàn)場圖

圖8 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。

圖9 儲能SOC功率變化曲線圖

5、結語

光伏儲能柴油混合系統(tǒng)結合儲能管理系統(tǒng)，不僅能高效利用本地太陽能資源，提供綠色低碳的電力供應，還能根據(jù)電網(wǎng)狀況靈活切換并網(wǎng)或離網(wǎng)運行模式，大幅提升供電可靠性。此外，借助多種能源互補與智能調控管理，該系統(tǒng)在降低電力成本、優(yōu)化運行經(jīng)濟性方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。同時，此方案具備出色的擴展性和適應性，不僅適用于國內外電網(wǎng)薄弱或供電不穩(wěn)的區(qū)域，還適用于海島、牧區(qū)、哨所、油田、礦山，以及東南亞、非洲、歐洲等地。

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