光储充一体化充电站在配电网中的应用研究.pdf

光储充一体化充电站在配电网中的应用
研究

摘要：光伏发电和储能技术的结合早已被广泛应用，光储一体化可以解决光
伏发电的随机性和间歇性的影响。因此，按照蓄光充一体化模式，建设蓄光充一
体化充电站，既能就地消纳清洁能源，减少对化石燃料的需求，又能减少光伏发
电和汽车充电站与配电网直接连接带来的不利影响，同时可根据需要与配电网灵
活互动，实现灵活、经济、维护检修简单，实现当地能源生产和用能负荷的基本

平衡。

关键词：光储充一体化；配电网；建设模式；

现代社会经济的快速发展带来了诸多问题，其中环境污染和能源危机问题日
益严峻，分布式能源和电动汽车的出现在一定程度上缓解了上述问题，并得到社
会的普遍认可。但是大量的分布式能源，尤其是光伏发电并入配电网，具有很强
的随机性，对配电网的电能质量、潮流和谐波等产生显著的影响，而电动汽车充

电站也会对配电网造成一定的冲击。

一、光储充一体化电站系统概述

光储充一体化电站包括光伏发电系统、储能系统、能量管理三个部分。其中，
光伏发电系统包含太阳能电池阵列、光伏逆变器等设备。储能系统包含电池、电
池管理模块、双向交流器等设备。能量管理系统为电站运行中枢，包括功率监测、

源网投退设备、通信接口、计算控制模块等设备。

二、光储充一体化充电站设计

1.技术原理。光伏发电接入配电网，首先改变了配电网的潮流分布，甚至改
变潮流方向，这种改变影响了配电网的电压。并且，光伏发电系统中的逆变器是
产生谐波污染的主要来源，其向配电网注入的谐波会引起沿线电压畸变。电动汽
车充电站对配电网带来的影响主要有两个方面，一是电动汽车充电时间叠加或负
荷高峰时段充电会加剧配电网的负担；二是由于充电设施属于非线性负载，充电
时产生大量的谐波，其影响与光伏发电相同。目前解决光伏发电、电动汽车充电
站对配电网影响的常见措施是同步建设储能系统。储能系统起到以下几种作用。
（1）电力调峰。储能系统可以根据实际情况调节光伏发电及电动汽车充电需求，
减少配电网压力，在充电站负荷高峰期时释放电能为电动汽车供电，同时存储光
伏发电富余的电量，提高电网功率峰值输出能力和供电可靠性。（2）改善电能
质量。储能系统可以改善光伏发电的供电特性，减少电动汽车充电时配电网的负
荷波动。同时还可以稳定电压、改善相角以及有源滤波等。（3）孤岛运行。当

配电网停电时，储能系统可以以孤岛方式运行，提高供电可靠性。

2.设计思路。根据现有建设案例，选取某配电台区建设试点项目，在该配电
台区建设光储充一体化电站。光储充一体化充电站主要由电网、电动汽车充电站、
储能系统、光伏发电系统和能量管理系统组成，光储充一体化电站在阳光照射下，
光伏发电系统为汽车充电站负荷供电，同时为储能系统充电，富余电量上网。在
用电高峰时段，储能系统放电，起到削峰填谷作用。当电网停电时，光储充一体

充电站离网运行，保证供电可靠性。

三、光储充一体化充电站建设关键技术

1.光储充一体化电站一次接线方案。试点项目光伏系统为分布式光伏发电系
统，并网容量不高，为使得光伏发电就近消纳，将充电桩输入端与光伏逆变器交
流侧于配电箱内并网连接，同时配电箱内装设光伏发电计量电表、光伏上网计量
电表和充电桩计量电表。配电箱通过电缆与配电房低压柜并网。储能电池簇通过

双向变流器后配套STS切换开关并入配电房低压柜。储能系统正常情况下并网运

行，电网停电时可离网运行，主要作用为备用电源，兼顾削峰填谷功能。

2.光伏发电系统的建设方案。太阳能电池是将太阳辐射能直接转换成电能的
一种器件。太阳能电池组件是指具有封装及内部联结的、能单独提供直流电输出
的、最小不可分割的太阳电池组合装置。太阳电池按基础材料的不同主要可分为：
晶体硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池及化合物太阳能电池。考虑光伏雨棚承重
能力，方案选用化合物太阳能电池中的铜铟镓硒太阳能电池作为本项目光伏组件。
铜铟镓硒太阳能电池有相同遮蔽面积下功率损失较小、较佳的功率温度系数、较

佳的光传输、较高的累积发电量、较轻的重量和易于安装于各种场景建筑（BIPV）
等特点。本次试点项目计划建设的光伏发电系统装机容量为12kWp，由400块
30Wp铜铟镓硒太阳能电池组件组成，配置12kW逆变器。光伏组件串并联后连

接到逆变器上，再输出到380V交流母线上，计量电表为双向计量。

3.储能系统的建设方案。储能电池常见有铅酸、锌锰、镍镉、锂离子等电池，
但技术成熟且应用较为广泛的主要是锂电池、铅酸电池。铅酸蓄电池的优点是技
术十分成熟，单位造价比较低，质量稳定，工作时放电电动势较为稳定，并且工
作温度范围宽，电池循环寿命达到1000次左右，放电深度一般为0.6，充放效率
约为82%，因而应用广泛。铅酸蓄电池的缺点是比能量单位重量所