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摘 要：
在光储一体化快速发展的背景下，基于直流耦合技术的光储一体机作为新兴能源解决方案，正逐步占据市场主导地位。该系统具备高效率、灵活性强、安装便捷等优势，广泛应用于各类用电场景。通过一次能量转换即可实现光伏对储能电池的高效充电，显著提升整体能效并降低损耗。其高度集成化设计不仅减少了硬件投入和施工复杂度，还实现了能源的精准调度与快速响应，充分满足用户对系统可靠性与操作便利性的双重需求，已成为众多新建能源项目的首选配置。本文结合行业发展趋势、先进技术架构及典型产品部署，提出一套完整的光储一体机能量管理方案，助力推动清洁能源的智能化应用。
关键词：
光储一体机、直流耦合、并离网切换、能量管理
1、背景概述
在全球能源结构转型加速与电力需求持续上升的双重驱动下，离网或电网薄弱区域频繁面临停电、电压波动等问题，严重影响当地经济发展与居民生活质量。光储一体机凭借其安全稳定、部署灵活等特点，成为解决供电难题的关键技术路径。然而，在实际运行中仍存在若干亟待优化的问题：
- （1）监测能力不足：缺乏对电池特性的深度挖掘，状态监测维度有限；同时对光伏发电过程缺少有效的数据采集与分析手段。
- （2）运行策略单一：在并网状态下，储能系统未能依据电价波动、负荷变化等因素智能调整运行模式（如峰谷套利、需量控制、防逆流、动态扩容等），导致系统经济性未达最优。
- （3）远程运维支持薄弱：监控数据分散管理，缺乏系统性规划，难以形成全过程的数据闭环，影响故障诊断与维护决策的科学性。
- （4）协同控制缺失：在需要进行并离网切换的应用场景中，PCS、光伏组件与储能单元之间缺乏统一协调机制，无法实现精细化功率分配与最优联动，造成整体效率下降。
- （5）安全保障机制不健全：在直流耦合接入方式下，针对BMS过流、SOC过充、通信中断等关键安全状态的识别与保护措施尚不完善，存在潜在运行风险。
2、系统架构与项目需求
本项目采用直流耦合拓扑结构：光伏阵列经DC/DC变换器接入直流母线，储能系统通过高压箱同样接入同一母线，再由PCS（变流器）将直流电转换为交流电接入交流侧；市电则通过断路器接入系统。系统原理如图1所示。
项目要求配套建设一套能量管理系统（EMS），用于实现光储系统的综合能量调度与设备协同控制，并集成柜内消防、水浸检测、空调等辅助设施的监控功能，完成动力环境一体化管控。
控制逻辑设计如下：
- 并网模式：负载供电优先级为 光伏 > 市电 > 储能。储能主要用于离网备用，在完成备电任务后，光伏电力优先经PCS供给本地负载，系统具备防逆流功能，最大限度提高自发自用率，减少弃光现象。
- 离网模式：供电优先级调整为 光伏 > 储能。通过光储协同控制，确保不间断供电，保障工业生产连续运行。
3、技术解决方案
为满足上述功能需求，柜体内配置Acrel-2000ES储能能量管理系统。该系统集成了全面的监控与管理功能，覆盖PCS、BMS、电表、消防装置、温控设备等关键部件，实现数据采集、处理、存储、查询分析、可视化展示、报警管理及统计报表生成等多项能力。
在高级应用层面，系统支持多种能量调度策略，包括计划曲线执行、削峰填谷、需量控制、备用电源管理等功能。通过对电池组性能的实时监测与历史数据分析，系统可智能制定充放电策略，优化电池使用工况，延长使用寿命。
此外，系统配备ARTU-100遥信遥控模块以扩展控制接口，并通过ANet-2E4SM通讯管理机实现数据上传至云平台，便于运营商对多个站点进行集中监控与远程管理。
4、实施效果与运行表现
该光储一体机主要服务于非洲等电网稳定性较差的地区，核心控制逻辑如下：
- 当检测到市电正常时，系统自动闭合断路器，接入电网。此时光储系统进入离网备电准备状态，储能SOC维持在90%以上。若SOC较高（如＞80%）或电压接近上限，系统停止大功率充电，转为分阶段涓流补电。同时，在并网备电期间逐步提升光伏功率限值，直至达到最大发电能力，避免因光伏发电波动引发充电过流问题。备电完成后，光伏输出经PCS直供负载，且确保不向电网倒送电（防逆流）。
- 一旦市电中断，系统迅速断开断路器，切断与电网连接，PCS切换至离网模式运行。根据当前储能SOC水平合理调节光伏出力，在SOC过低时启动保护机制，防止电池过度放电，从而保障供电连续性与系统安全性，有效支撑工厂连续生产，提升经济效益。
图5 项目现场图
图6 PCS监测主界面
图7 BMS监测主界面
图8 储能能量管理系统主界面图
5、结语
光储一体机以其高效的能量转换能力、灵活的运行模式和可靠的供电保障，正在成为全球分布式能源系统的重要组成部分。通过引入先进的能量管理系统，不仅解决了传统系统中存在的监控盲区、运行僵化、协同不足等问题，更实现了能源的智能化调度与全生命周期管理。未来，随着技术不断迭代升级，光储融合方案将在更多应用场景中发挥关键作用，助力构建更加绿色、智能、韧性的新型电力体系。
在海外市场，光储一体机逐渐成为新建能源项目的首选方案，受到行业的广泛关注。依托先进的技术实力以及在能源管理领域积累的丰富经验，安科瑞已与多家储能核心设备制造商建立深度合作关系，专注于为客户提供具备高可靠性与智能化特性的能量管理系统。
该系统集成光伏、储能及市电的多能源协同控制功能，通过智慧调度实现能源结构的优化配置，提升电力使用的效率与经济性。同时，系统可根据电网实时状态，智能切换并网与离网运行模式，显著增强供电的稳定性与连续性，特别适用于电网覆盖不足或运行不稳定的地区。
借助本地充足的太阳能资源，光储一体机搭载储能能量管理系统（EMS），构建起低碳、绿色的清洁能源供电体系，有力支撑碳减排目标的推进。通过高效的能源利用方式，不仅降低了整体用电成本，也进一步提升了系统的综合运行效益。
京公网安备 11010802022788号
