某服务区光储充微电网优化控制设计与应用--安科瑞张田田

摘要：随着河南省源网荷储一体化政策的推进，高速公路服务区作为交通行业的重要组成部分，亟需实现绿色低碳转型。微电网优化控制技术在服务区的应用，不仅能够有效整合光伏、储能和充电桩等资源，还能满足防逆流要求，提升新能源消纳能力。本文以河南交投某高速服务区为例，设计了光储充微电网优化控制方案，通过协调控制器和智慧能源管理平台实现能源的高效调度与管理。该方案在降低充电成本、提升光伏自消纳比例、减少变压器容量等方面取得了显著成效，为类似场景提供了可借鉴的解决方案。

关键词：微电网、协调控制器、防逆流、新能源消纳、智慧能源管理平台

1.引言

在“双碳”目标背景下，“河南省人民政府办公厅关于印发河南省加快推进源网荷储一体化实施方案的通知”要求“加快推进源网荷储一体化，建设新型能源体系”，实施范围包含高速公路、国省干线、铁路等交通基础设施场景。

交通行业作为能源消耗和碳排放的重要领域，正积极探索绿色低碳发展路径。河南省源网荷储一体化政策的实施，为高速公路服务区的能源转型提供了政策支持。微电网作为一种新型能源供应模式，能够有效整合分布式能源、储能系统和负荷需求，实现能源的高效利用和低碳运行。本文以河南某高速服务区为例，探讨光储充微电网优化控制的设计与应用，为高速行业的绿色转型提供参考。

2.项目背景

在双碳目标、国家及河南省政策背景下，交投集团提出要落实全省新业倍增行动和绿色低碳转型战略，依托高速公路资产和土地资源集聚优势搭建新能源发展平台，统筹开展光伏、充换电储能、能源智慧管理及相关配套服务等业务，为指导后续工作的有序开展，特开展京港澳高速公路沿线建设工作。主要围绕京港澳高速沿途共设有中牟、郑州北、渑池、漯河、许昌、灵宝、长葛、商丘、开封等255个服务区和收费站，实现每个光储充微电网站点的智慧管理以及优化控制，完成新能源消纳、防逆流等控制需求，提升各个光储充微电网站点的安全可靠、绿色经济运行。

郑州某服务区北区位于连霍高速公路K588公里处，距高速西出口2kM,距东出口5kM。该服务区日均车流量大，能源需求较高。为实现绿色低碳目标，服务区新增1台630kVA低压变压器，并建设了包含光伏发电、储能系统和充电桩的微电网系统。微电网的组成包括：

光伏发电系统：装机容量100kW，年均发电量约12万度；

储能系统：容量125kW/261kWh，用于削峰填谷和应急备用；

充电桩：配置5台120kW直流快充桩，满足电动汽车充电需求。

由于该区所属电力公司要求不允许反向送电，因此服务区除了要实现光储充微电网的监测管理优化控制提升新能源大化利用之外，还需做防逆流控制，以确保微电网安全、稳定、经济运行。

3.方案设计

本项目基于智慧能源管理平台、智慧储能、智慧光伏、智慧充电，实现新能源充电场站更高收益、更优体验、降容增效等目标，搭建“AI智能+光储充+N”源网荷储一体化管理系统，系统具备高兼容性的通信控制能力和信息交互能力，可下探至微网系统基本组成单元，实现光储充站点能量使用监测与智能控制、设备诊断等功能。智慧能源管理平台与微网系统各组成单元之间建立本地通信组网，形成“云-边-端”的三层架构。

系统架构具体设计如下：

数据采集层：光伏逆变器、储能变流器、充电桩、电表、防逆流保护装置等设备；

通信层：通过网线/光纤将数据传输至协调控制器；

应用层：智慧能源管理平台实现数据分析、策略优化和可视化展示。

本方案采用光储充与市电信息接入协调控制器，通过智慧能源管理平台实现微电网的优化控制。相关配置如下：

1、防逆流保护装置：在并网柜增加防逆流保护装置，通过监测公共连接点的逆流信息进行上送协调控制器或者断开并网柜断路器，实现微电网逆流保护；

2、电能质量在线监测装置：监测微电网的电能质量指标，如电压偏差、频率偏差、谐波含量等，采取相应的控制措施，确保电能质量符合标准要求；

3、协调控制器：采集光伏、储能、充电桩和市电的实时数据，实现多能源协同控制；完成微电网防逆流、新能源消纳等策略，有效整合光伏、储能和充电桩等资源，还能满足防逆流要求，提升新能源消纳能力，降低服务区用能成本及经济运行；

4、智慧能源管理平台：基于AI智能算法，配置多种运行策略，下发至协调控制器，实现光储充的优化调度；并实现站点发电、用能、设备监测、展示与管理。

方案配置清单：

4、实现效果

现场防逆流保护装置与协调控制器装置安装如下：

现场光储充与市电运行数据，通过4G的形式上传至AcrelEMS 3.0平台，平台展示如下：

服务区站点大屏

通过微电网优化控制方案，为服务区实现了以下收益：基于AI智能算法调度低成本电源供应新能源充电桩获取电能差价和充电服务费；储能系统谷峰套利收益；基于需量调控的电费收益；光伏余电上网收益。

5、总结

本方案为高速公路服务区光储充微电网的优化控制提供了完整解决方案，通过协调控制器和智慧能源管理平台实现了能源的高效调度与管理。同时该方案还可为光储充微网系统中自发自用、余电不上网、需量调控、负载柔性调控、有序充电等场景提供支撑。不仅适用于服务区，还可推广至园区、工厂、商场、收费站、充电站等微电网场景，为微电网的高效利用和安全可靠运行提供了参考依据，具有广泛的应用前景。

6、参考文献

[1]关于印发河南省加快推进源网荷储一体化实施方案的通知.2024；

[2]翟冬玲,赵东芳,潘远林,等.适用公路交通场景的柔性互联微电网运行方案研究[J].交通节能与环保,2024,20(06):39-45.

[3]雒忠强,宋鄂.智慧能源系统在高速公路服务区应用浅析[J].中国交通信息化,2024,(05):96-99.

[4]梁骥.近零碳服务区建设技术体系研究[J].交通节能与环保,2024,20(01):26-29.

[5]陈艳波,刘镇湘,田昊欣,等.高速公路绿色能源系统研究综述及展望[J].中国电机工程学报,1-18.

[6]安科瑞智慧能源管理平台技术手册.2023.

审核编辑 黄宇