企业综合能源管理 ——Acrel-2000ES 在光伏储能柴发一体化中的应用

摘 要：随着光储柴一体化系统广泛应用，基于光储直流耦合的光储柴一体机正凭借其高度集成、便捷安装、光伏转换效率高、精准快速的能源控制能力等优势，完美满足市场对可靠性与易用性的双重需求，已成为众多新建项目的首选方案。本文立足实际应用，从项目背景、技术路径与产品配置、多机并联等多维度展开分析，结合真实案例，为不同场景需求提供定制化光储柴一体机解决方案，助力用户高效实现能源转型。

关键词：光储柴一体机、直流耦合、并离网切换、能量管理

1、概述

在全球能源结构转型与电力需求持续增长的背景下，离网及弱电网区域由于地理位置偏远或电网覆盖不足，经常出现停电、限电等情况，严重影响生活与生产用电的连续性，柴油发电的高成本与污染问题进一步加剧了能源升级的迫切性。光储柴一体化系统虽逐步展现应用潜力，但仍存在以下几方面痛点与问题：

（1）清洁能源利用率低：未能充分利用当地丰富的太阳能资源，柴油发电占比过高导致用电成本高企与环境污染。

（2）系统运行灵活性不足：现有系统多难以灵活切换并离网模式，无法适应电网条件变化及多样用电场景的需求。

（3）能源经济性较差：柴油发电成本居高不下，缺乏多能源协同互补机制，导致整体供电成本高、效益低。

（4）控制与运维能力薄弱：缺乏对光伏、储能和柴油发电的实时协调与状态监测，能源管理粗放，极端情况下备用电源响应不及时。

（5）多机并联难度大：多机并联涉及多台光储柴一体机协同工作，缺乏高可靠性通信和协同控制策略，存在负载分配不均、环流、SOC不一致等潜在问题。更多资料请联系安科瑞陈芳芳136/1196/5514

2、项目情况

该光储柴一体机中光储为直流耦合型，系统原理图如图1所示，光伏通过DC/DC变换器接入到直流母线，储能通过高压箱接入直流母线，直流侧统一通过PCS接入交流母线。市电和柴发通过ATS接入，进行电网和柴发两个主电源之间的切换。项目需求通过一套能量管理系统实现光储柴一体机各系统能量管理与协调控制，同时接入柜体中的消防、水浸、空调等设备，实现动环监控与控制。

项目具体控制要求为在并网下负载用能顺序为光伏＞市电＞储能，储能主要做离网备电使用，当储能备电完成后光伏发电通过PCS供给负载使用，同时需要进行防逆流，提高新能源利用率，减少弃光。离网下负载用能顺序为光伏＞储能＞柴发，通过光储柴协调控制实现供电不间断，保证供电。

图1光储柴一体机系统原理图

图2 光储柴一体机实物图

3、解决方案

为了实现客户需求，光储柴一体机柜内配置Acrel-2000ES储能能量管理系统，该系统具有完善的光伏、储能监控与管理功能，涵盖了储能系统设备(DC/DC、PCS、BMS、电表、消防、空调等)的详细信息，实现了数据采集、数据处理、数据存储、数据查询与分析、可视化监控、报警管理、统计报表等功能。在高级应用上支持能量调度，具备防逆流、削峰填谷、需量控制、备用电源等控制功能。系统对电池组性能进行实时监测及历史数据分析、根据分析结果采用智能化的分配策略对电池组进行充放电控制，优化了电池性能，提高电池寿命。同时，采用我司ARTU-100产品进行遥控遥信拓展，采用通讯管理机ANet-2E4SM实现数据上传云平台，便于运营商在云平台进行多站点的管理。

图3安科瑞光储柴一体机解决方案

图4系统组网架构图

表1产品清单

由于单台光储柴一体机输出功率有限，在高负载应用场景中（工厂、矿区等）需依赖多机并联以提升系统总容量。为应对多机并联环境下可能出现的运行风险，能量管理系统持续优化并完善了以下关键功能：

（1）SOC主动均衡：在多机并联及柴发协同运行过程中，通过智能均衡算法动态调节各光储一体机的充放电状态，确保所有一体机SOC维持在合理区间，有效避免因SOC差异过大导致的系统整体性能下降和“木桶效应”。

（2）并离网快速切换：结合PCS主从控制特性与顺序操作逻辑，优化切换流程，实现快速并离网模式转换，大幅提升系统供电连续性和可靠性。

（3）故障自主隔离与保护：当系统中某台设备发生通信中断或其他异常时，自动触发保护机制，实现故障单元的快速解列和关机，最大限度降低单点故障对并联系统的影响，确保整体稳定运行。

（4）灵活选投与检修支持：用户可在主界面按需勾选参与并联运行的柜体数量，支持部分一体机主动退出而不影响系统运行，便于日常检修、维护和运行策略调整，提升系统可用性与运维便利性。

图5 多机并联连接示意图

图6 多机并联调试图

4、方案效果

缅甸某服装厂因电网供电稳定性差，经常停电导致公司生产受阻，故安装三台光储柴一体机进行多机并联，以保证稳定可靠的供电。该项目现场情况如图7所示，主机界面如图8所示，通过主机的储能能量管理系统对所有一体机进行统一的监视和管理，自动完成光储柴系统控制。

在监测到市电正常时，三台光储柴一体机能够正常完成离网备电并均衡各一体机SOC，保证SOC一致性，储能SOC始终保持90%以上。在备电完成后，光伏发电通过PCS输出供给负载使用，同时保证防逆流。在检测到市电断电时，系统能通过控制断路器快速切断与电网的连接，将PCS转为离网模式运行，同时根据SOC情况合理控制光伏出力，并在SOC过低时启动柴发供电，保证供电的连续性和可靠性，提高工厂生产效率，提升经济效益。

图7 项目现场图

图8 储能能量管理系统主界面图

储能SOC功率变化如图7所示，在有市电情况下备电时储能SOC保持在备电SOC以上，在离网时储能正常进行放电，SOC降低，符合控制预期。

图9 储能SOC功率变化曲线图

5、结语

光储柴一体机通过配置储能能量管理系统不仅能够充分利用当地太阳能资源，实现绿色低碳供电，还可根据电网条件灵活切换并离网运行模式，显著提升供电可靠性。此外，通过多能源互补与智能调控管理，光储柴系统在降低用电成本、提升运行经济性方面也具有显著优势。此外，该方案具备良好的扩展性和场景适应性，不仅适用于国内外电网覆盖不足或供电不稳定的区域，同样适用于海岛、牧区、哨所、油田、矿山，以及东南亚、非洲、欧洲等地区。

审核编辑 黄宇