安科瑞 劉邁

　　摘要：針對光伏儲能一體化電動汽車充電站的繼電保護配置設計，需充分結合光伏發(fā)電、儲能充放電、充電樁與電網(wǎng)的協(xié)同運行特點，核心目標是破解多電源結構下保護動作邏輯配合困難、系統(tǒng)運維難以兼顧可靠與高效的關鍵問題。以下依托相關技術文獻與行業(yè)標準，從保護需求、配置原則、控制要求及合規(guī)性等維度進行剖析。

　　1 光伏儲能一體化充電站的電氣設計

　　電動汽車充電站的電力負荷等級歸為三級，供電方案可采用單路 10kV 市政電源接入。站內(nèi)配電核心設備通常選用箱式變電站，該設備內(nèi)部劃分為三個獨立功能艙室，分別為高壓室、變壓器室與低壓室，整體用電容量常規(guī)區(qū)間為 630kVA 至 1250kVA。在分布式光伏系統(tǒng)配置方面，其裝設容量受限于充電站實際場地條件，安裝位置多選擇在站內(nèi)車棚頂部或周邊建筑的屋頂區(qū)域。儲能柜的容量確定需結合兩項關鍵因素：一是充電站日常充電負荷需求，二是項目整體投資預算。此外，光伏匯流柜、儲能匯流柜以及儲能柜等配套電氣設備，可集中布置在預制艙內(nèi)實現(xiàn)規(guī)整管理，相關電氣一次干線的連接方式可參考對應圖示。

圖1.1 光伏儲能一體化充電站電氣干線示意圖

　　2 充電站繼電保護要求

　　光儲一體化充電站繼電保護相比傳統(tǒng)電站將會更為復雜，光伏和儲能系統(tǒng)的接入使充電站供電結構從單電源變?yōu)槎嚯娫矗瑢е露搪冯娏鞯姆植己头较虬l(fā)生變化。光伏逆變器、儲能PCS均為電力電子設備，其本身針對故障的反應動作時間遠高于傳統(tǒng)繼電保護裝置和斷路器的組合。

　　例如，變壓器低壓側短路時，電網(wǎng)和光伏、儲能可能同時向故障點注入電流，保護邏輯設置不合理可能誤動或無法快速隔離故障。其次，傳統(tǒng)的低壓斷路器過流保護可能無法滿足各級保護選擇性要求，需確保故障發(fā)生時僅切除故障區(qū)域，避免因保護誤動導致故障范圍擴大，影響充電站運行可靠性。最后，繼電保護配置還需要滿足相關標準和規(guī)范對于分布式電源接入電網(wǎng)的相關要求。

　　2.1 樁級保護

　　GBT51313-2018《電動汽車分散充電設施工程技術標準》對于非車載充電機（直流充電樁）的保護要求如下：“4.0.6非車載充電機應具備交流輸入過壓保護、交流輸人過流保護、直流輸出過壓保護、直流輸出過流保護和內(nèi)部過溫保護等功能。"直流充電樁保護功能主要由直流充電樁內(nèi)部模塊實現(xiàn)，可以結合GB51348-2019《民用建筑電氣設計標準》“13.5.5儲備倉庫、電動車充電等場所的末端回路應設置限流式電氣防火保護器。"要求，部分直流充電樁可加裝限流式保護器。

　　對交流充電樁要求“4.0.7 交流充電樁應具備過負荷保護、短路保護和漏電保護功能。交流充電樁漏電保護應符合現(xiàn)行國家標準《電動汽車傳導充電系統(tǒng)第1部分:通用要求》GB/T18487.1的有關規(guī)定。"結合《民用建筑電氣設計標準》要求，交流充電樁配置電氣防火限流式保護器，快速實現(xiàn)過負荷、短路保護和漏電保護。

　　2.2 0.4kV回路繼電保護

　　光伏逆變器、儲能變流器本身具備保護功能，不需要另外配置保護裝置。根據(jù)根據(jù)GB/T 19964《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)的技術規(guī)定》要求，在并網(wǎng)點設置防孤島保護裝置，在電網(wǎng)停電時動作于跳開光伏和儲能并網(wǎng)斷路器，防止孤島運行向電網(wǎng)送電。并網(wǎng)點需要監(jiān)測電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，包括電流/電壓/總諧波畸變率、電壓合格率、電壓波動/閃變等，配置APView400電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置。此外，為了滿足0.4kV保護選擇性要求，在發(fā)生故障時縮小故障范圍，可以在主要回路配置低壓保護裝置，實現(xiàn)速斷、過流保護、過負荷保護、欠/過電壓保護、漏電保護等等。

　　2.3 10kV回路繼電保護

　　10kV進線回路和變壓器分別配置線路保護裝置AM5SE-F和變壓器保護裝置AM5SE-T，如變壓器高壓側不設置斷路器，則在進線處設置變壓器保護裝置。進線保護和變壓器保護均應設置帶方向的電流速斷、過流、過負荷保護，變壓器保護還需要配置非電量保護，包括溫度保護、開門保護，油浸式變壓器還需要設置瓦斯保護。

　　根據(jù)《電能質(zhì)量管理辦法（暫行）》和《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)的技術規(guī)定》，分布式電源用戶公共連接點還需要監(jiān)測電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，需要配置電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置；如是自發(fā)自用、余電不上網(wǎng)的用戶還需要設置防逆流保護或防逆流調(diào)節(jié)裝置。

　　2.4 協(xié)調(diào)控制器

　　協(xié)調(diào)控制器ACCU-100具備智能網(wǎng)關數(shù)據(jù)采集、協(xié)議轉(zhuǎn)換、存儲等功能之外，還具備新能源的使用策略控制功能，可以按照預設的邏輯控制光伏出力、儲能充/放電、充電樁充電控制以及負荷調(diào)節(jié)等功能，并與云端平臺進行交互，響應云端策略配置。

　　3 充電樁設備

　　安科瑞AEV200-DC240M分體式直流充電柜采用為一柜四樁設計，單樁最大充電功率240kW，充電電壓150V-1000V，單樁最大電流250A，滿足用戶快速充電需求。具備交流輸入過壓保護、交流輸人過流保護、直流輸出過壓保護、直流輸出過流保護和內(nèi)部過溫保護等功能

　　圖3.1 AEV200-DC240M充電柜以及AEV200-DC250AS直流充電樁

　　除了分體式充電樁外，公司還提供160kW、120kW、80kW、60kW、30kW直流充電樁以及7kW交流充電樁，滿足各種場合的充電要求。

　　4 智慧能源管理平臺

　　AcrelEMS智慧能源管理平臺融合電力監(jiān)控、電能質(zhì)量分析及治理、充電樁運營管理、分布式光伏監(jiān)控、儲能管理等功能，可以幫助光儲充一體化充電站提高供電可靠性，優(yōu)化能源使用策略，就地消納新能源發(fā)電，降低充電成本。

　　4.1 充電運營管理

　　安科瑞充電運營管理平臺是基于物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術的充電設施管理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對充電樁的監(jiān)控、調(diào)度和管理，提高充電樁的利用率和充電效率，提升用戶的充電體驗和服務質(zhì)量。用戶可以通過APP或小程序提前預約充電，避免在充電站排隊等待的情況，同時也能為充電站提供更準確的充電需求數(shù)據(jù)，方便后續(xù)的調(diào)度和管理。平臺支持掃碼/刷卡充電、尋樁導航、訂單管理、充電樁監(jiān)控、收益分析等功能。

圖4.1 充電運營管理

　　4.2 光伏儲能能量管理

　　能量管理策略實現(xiàn)電網(wǎng)、光伏發(fā)電、儲能裝置、充電設施之間能量的互動融合和靈活調(diào)配。系統(tǒng)在保障變壓器安全運行前提下進行優(yōu)化調(diào)控，有效消除峰谷差、平滑負荷，短時柔性擴容，提高電力設備運行效率、補償負荷波動。同時在不允許對電網(wǎng)送電的情況下還可以通過調(diào)節(jié)光伏發(fā)電、儲能充電、調(diào)節(jié)充電樁等方式，有效防止逆功率。

圖4.2 光伏、儲能、充電樁能量管理

　　4.3 有序充電管理

　　系統(tǒng)實時監(jiān)測變壓器負荷率，計算變壓器剩余容量，結合充電需求和儲能系統(tǒng)放電容量對充電進行動態(tài)控制，包括：用戶權限識別、充電行為統(tǒng)計、充電功率控制、允許/禁止新增充電、調(diào)整充電價格等方式來引導用戶充電需求，提高電網(wǎng)對充電的友好度和容納能力。

圖4.3 有序充電管理

　　5 結束語

　　在光伏儲能一體化充電站的運營管理中，分層分級的保護與監(jiān)控機制是關鍵支撐，其不僅能顯著提升供電系統(tǒng)的可靠性，還能確保分布式電站嚴格符合運行合規(guī)要求。在此基礎上，通過搭配智慧能源管理平臺與科學的新能源控制策略，可進一步實現(xiàn)充電效率與運營經(jīng)濟性的動態(tài)平衡，達成二者兼顧的優(yōu)化目標。

　　其中，AcrelEMS 智慧能源管理平臺展現(xiàn)出強勁的協(xié)同能力 —— 它與安科瑞旗下各類繼電保護裝置、自動控制設備深度聯(lián)動，能夠突破地域限制，對分散在不同區(qū)域、數(shù)量龐大的各類充電站進行統(tǒng)一化、精細化管理。同時，平臺可根據(jù)每個充電站的實際負載情況、能源供需特點定制專屬控制策略，從能源調(diào)度、設備運維等多維度發(fā)力，最終推動充電站朝著更清潔更有效的方向穩(wěn)定運行。

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