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光储充一体化解决方案

说明：1、本方案中的价格单位均为RMB元；

2、本方案中的产品价格均为在中国项目工程的价格，供国外项目参考，具体按当地价格实施。

一、技术方案

1.1 总体方案

采用光储一体化+充电桩+智能控制的方案，因地制宜地为工商业企业等提供屋顶光伏+储能单元+充电桩的一体化新能源解决方案。储能单元促进了光伏的自消纳，实现白天光伏稳定供电。同时储能单元也可为早晚用电高峰时段提供优质低价的电能供应。对于工商业用户新能源汽车充电单元可根据光伏消纳情况、电价条件等协调控制，实现智能充电，对解决用户由于新增充电单元引起的变压器扩容问题提供了新思路。

系统拓扑图结构如下图：

1.2 设备选型

1.2.1 逆变器选型

1.并网逆变要求

并网逆变器是光伏并网发电系统的核心转换设备，它连接直流侧和交流侧，需具有完善的保护功能、优质的电能输出。对逆变器的选型需满足如下要求：

（1）高转换效率高

逆变器转换效率越高，则光伏发电系统的转换效率越高，系统总发电量损失越小，系统经济性也越高。因此在单台额定容量相同时，应选择效率高的逆变器。逆变器转换效率包括最大效率和欧洲效率，欧洲效率是对不同功率点效率的加权，这一效率更能反映逆变器的综合效率特性。而光伏发电系统的输出功率是随日照强度不断变化的，因此选型过程中应选择欧洲效率高的逆变器。

（2）直流输入电压范围宽

太阳电池组件的端电压随日照强度和环境温度变化，逆变器的直流输入电压范围宽，可以将日出前和日落后太阳辐照度较小的时间段的发电量加以利用，从而延长发电时间，增加发电量。

（3）优质的电能输出

逆变器应具有高性能滤波电路，使得逆变器交流输出的电能质量很高，不会对电网质量造成污染。在输出功率≥50％额定功率，电网波动＜5％的情况下，逆变器的交流输出电流总谐波畸变率（THD)<3％。

并网型逆变器在运行过程中，需要实时采集交流电网的电压信号，通过闭环控制，使得逆变器的交流输出电流与电网电压的相位保持一致，所以功率因数能保持在1.0附近。

（4）有效的“孤岛效应”防护手段

采用多种“孤岛效应”检测方法，确保电网失电时，能够对电压、频率、相位等参数进行准确的跟踪和检测，及时判断出电网的供电状态，使逆变器准确动作，确保电网的安全。

（5）系统频率异常响应

《国家电网公司光伏电站接入电网技术规定》中要求大型和中型光伏电站应具备一定的耐受系统频率异常的能力。

（6）通信功能

光伏并网逆变器须提供通信接口能够将逆变器实时运行数据、故障信息、告警信息等上传至电站监控系统。

根据现场实际情况，光伏组件铺设区域屋顶条件限制，推荐使用组串式逆变器，相对于集中式逆变器，组串式逆变器的优势如下。

· 高转换效率；

· 多路MPPT最终确保高系统转换效率；

· 发电收益明显高于集中式逆变器；

· 无需直流汇流；

· 安装简单，因地制宜，节约空间；

· 维护方便，缩短平均维护时间；

· 输入范围宽，发电时效更长；

2.光储要求

光储一体化系统中逆变器不仅要满足并网逆变器要求，还要满足相关储能要求：

（1）光伏充电

在系统需要时实现光伏单元向储能电池充电过程，例如光伏发电富余时，光伏一边对外供电，一边将多余的电能储存起来，对储能电池充电。

（2）市电充电

在谷电时段，可以实现低价市电时间段给电池充电，用电高峰或高电价时电池放电，实现对外供电。

（3）多种工作模式切换

系统能够实现谷电充电模式、光伏自发自用余电存储模式、光伏自发自用余电上网模式、离网模式等模式切换功能。

1.2.2 光伏板选型

光伏组件选择的基本原则：在产品技术成熟度高、运行可靠的前提下，结合电站周围的自然环境、施工条件、交通运输的状况，选用行业内的主导和技术趋势方向的光伏组件类型。综合考虑组件效率、技术成熟性、市场占有率，以及采购订货时的可选择余地，光伏组件目前整体发展趋势是单板功率越来越大，效率越高。光伏板尺寸和安装的便利性也是光伏板选型的重要因素。

二、应用案例

2.1 项目需求

深圳某商业用户，项目所在地北纬N22°32′43.86″，东经E114°03′10.40″，日均日照峰值小时数3.91，年峰值日照小时数1427，建筑屋顶总面积578㎡。需要在屋顶建设屋顶光伏，光伏自发自用，全消纳。停车场需要配置120KW直流快充充电桩2台和交流充电桩若干，满足班车和私家车充电需求。

2.2 解决方案

采用建筑一体化设计，建设阳光房屋顶光伏，有效屋顶面积取450㎡，伏组件总装机容量86.4kWp，配置50KW/100KWH电化学储能。停车场配置120KW直流快充充电桩2台和10套交流充电桩。

整体采用光储充一体化设计，屋顶光伏自发自用，优先满足充电桩和建筑用电负荷需求，余电上网（如非工作日）；储能单元在光伏无法全消纳时和谷电时间段进行充电储能，，供用电高峰时放电使用；直流充电桩供新能源汽车快速充电使用。光伏、储能、充电单元采用智能潮流控制，确保在不影响正常充电的前提下，光伏发电实现最大限度自用，储能单元经济性最好。

系统结构示意图：

2.3 配置清单

序号	设备名称及规格	单位	数量	备注
	光储单元
1	单晶硅540KWP，尺寸2384*1096	块	160
2	安装支架	套	1
3	汇流箱	套	1
4	计量配电柜	套	1
5	光储机柜100KW	套	1
6	储能柜50KW/50KWH	台	2
7	数据采集器	只	10
8	4G远传网关	只	1
9	潮流控制器	套	1
	充电桩单元
1	直流充电桩120KW 双枪	台	2
2	交流充电桩6KW	台	10

总投资约100万元。

2.4收益分析

2.4.1 光伏发电量估算

深圳年峰值日照小时数1427，光伏板最佳安装倾角23℃，伏组件总装机容量86.4kWp，综合效率取83%。

年发电量=86.4×1427×COS23°×0.83=94146度

年发电量约9.4万度。

逐年理论发电量

年的衰减系数取为8‰，逐年理论发电量：

年份	组件衰减系数	逐年理论发电量（万kWlh）	年份	组件衰减系数	逐年理论发电量（万kWlh）
第1年	0.992	9.3	第14年	0.8936	8.4
第2年	0.9841	9.3	第15年	0.8865	8.3
第3年	0.9762	9.2	第16年	0.8794	8.3
第4年	0.9684	9.1	第17年	0.8724	8.2
第5年	0.9606	9.0	第18年	0.8654	8.1
第6年	0.9529	9.0	第19年	0.8585	8.1
第7年	0.9453	8.9	第20年	0.8516	8.0
第8年	0.9378	8.8	第21年	0.8448	7.9
第9年	0.9303	8.7	第22年	0.838	7.9
第10年	0.9228	8.7	第23年	0.8313	7.8
第11年	0.9154	8.6	第24年	0.8247	7.8
第21年	0.9081	8.5	第25年	0.8181	7.7
第13年	0.9008	8.5	合计		212.1

屋顶光伏25年总发电量为212.1 万度。

光伏发电电费：

总装机容量86.4kWp，前10年平均发电量为9万kW·h，连续运行25年期累计发电量为212万kW·h，通过储能单元安装可以认为光伏全自发自用，日间电费按0.8元考虑，年节约电费7.2万元

减少CO2排放量：

光伏发电年减少CO2排放89.7吨

充电桩充电收益：

2台120KW快速充电桩,按每天充电3.8小时考虑，充电桩服务费按0.25元/度计算，每天充电912KWH，年充电量33.2万度，年收益8.3万元

储能直接受益：

夜间谷电时间段对储能系统充电（平电时也可充电，暂不计算），考虑系统维护等费用，深圳峰谷电价差按0.7元/度考虑，每天按90度计算，年放电3.28万度，年节约电费2.3万元

小结：本项目年收益17.8万元，投资97万元，静态5.45年收回投资成本。

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