摘要：隨著河南省源網荷儲一體化政策的推進，高速公路服務區(qū)作為交通行業(yè)的重要組成部分，亟需實現(xiàn)綠色低碳轉型。微電網優(yōu)化控制技術在服務區(qū)的應用，不僅能夠有效整合光伏、儲能和充電樁等資源，還能滿足防逆流要求，提升新能源消納能力。本文以河南交投某高速服務區(qū)為例，設計了光儲充微電網優(yōu)化控制方案，通過協(xié)調控制器和智慧能源管理平臺實現(xiàn)能源的高效調度與管理。該方案在降低充電成本、提升光伏自消納比例、減少變壓器容量等方面取得了顯著成效，為類似場景提供了可借鑒的解決方案。

關鍵詞：微電網、協(xié)調控制器、防逆流、新能源消納、智慧能源管理平臺

1. 引言

  在“雙碳"目標背景下，“河南省人民政府辦公廳關于印發(fā)河南省加快推進源網荷儲一體化實施方案的通知"要求“加快推進源網荷儲一體化，建設新型能源體系"，實施范圍包含高速公路、國省干線、鐵路等交通基礎設施場景。

  交通行業(yè)作為能源消耗和碳排放的重要領域，正積極探索綠色低碳發(fā)展路徑。河南省源網荷儲一體化政策的實施，為高速公路服務區(qū)的能源轉型提供了政策支持。微電網作為一種新型能源供應模式，能夠有效整合分布式能源、儲能系統(tǒng)和負荷需求，實現(xiàn)能源的高效利用和低碳運行。本文以河南某高速服務區(qū)為例，探討光儲充微電網優(yōu)化控制的設計與應用，為高速行業(yè)的綠色轉型提供參考。

2. 項目背景

  在雙碳目標、國家及河南省政策背景下，交投集團提出要落實全省新業(yè)倍增行動和綠色低碳轉型戰(zhàn)略，依托高速公路資產和土地資源集聚優(yōu)勢搭建新能源發(fā)展平臺，統(tǒng)籌開展光伏、充換電儲能、能源智慧管理及相關配套服務等業(yè)務，為指導后續(xù)工作的有序開展，特開展京港澳高速公路沿線建設工作。主要圍繞京港澳高速沿途共設有中牟、鄭州北、澠池、漯河、許昌、靈寶、長葛、商丘、開封等255個服務區(qū)和收費站，實現(xiàn)每個光儲充微電網站點的智慧管理以及優(yōu)化控制，完成新能源消納、防逆流等控制需求，提升各個光儲充微電網站點的安全可靠、綠色經濟運行。

  鄭州某服務區(qū)北區(qū)位于連霍高速公路K588公里處，距高速西出口2kM,距東出口5kM。該服務區(qū)日均車流量大，能源需求較高。為實現(xiàn)綠色低碳目標，服務區(qū)新增1臺630kVA低壓變壓器，并建設了包含光伏發(fā)電、儲能系統(tǒng)和充電樁的微電網系統(tǒng)。微電網的組成包括：

  光伏發(fā)電系統(tǒng)：裝機容量100kW，年均發(fā)電量約12萬度；

  儲能系統(tǒng)：容量125kW/261kWh，用于削峰填谷和應急備用；

  充電樁：配置5臺120kW直流快充樁，滿足電動汽車充電需求。

  由于該區(qū)所屬電力公司要求不允許反向送電，因此服務區(qū)除了要實現(xiàn)光儲充微電網的監(jiān)測管理優(yōu)化控制提升新能源利用之外，還需做防逆流控制，以確保微電網安全、穩(wěn)定、經濟運行。

3. 方案設計

  本項目基于智慧能源管理平臺、智慧儲能、智慧光伏、智慧充電，實現(xiàn)新能源充電場站更高收益、更優(yōu)體驗、降容增效等目標，搭建“AI智能+光儲充+N"源網荷儲一體化管理系統(tǒng)，系統(tǒng)具備高兼容性的通信控制能力和信息交互能力，可下探至微網系統(tǒng)基本組成單元，實現(xiàn)光儲充站點能量使用監(jiān)測與智能控制、設備診斷等功能。智慧能源管理平臺與微網系統(tǒng)各組成單元之間建立本地通信組網，形成“云-邊-端"的三層架構。

  系統(tǒng)架構具體設計如下：

  數(shù)據(jù)采集層：光伏逆變器、儲能變流器、充電樁、電表、防逆流保護裝置等設備；

  通信層：通過網線/光纖將數(shù)據(jù)傳輸至協(xié)調控制器；

  應用層：智慧能源管理平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析、策略優(yōu)化和可視化展示。

  本方案采用光儲充與市電信息接入?yún)f(xié)調控制器，通過智慧能源管理平臺實現(xiàn)微電網的優(yōu)化控制。相關配置如下：

1、防逆流保護裝置：在并網柜增加防逆流保護裝置，通過監(jiān)測公共連接點的逆流信息進行上送協(xié)調控制器或者斷開并網柜斷路器，實現(xiàn)微電網逆流保護；

2、電能質量在線監(jiān)測裝置：監(jiān)測微電網的電能質量指標，如電壓偏差、頻率偏差、諧波含量等，采取相應的控制措施，確保電能質量符合標準要求；

3、協(xié)調控制器：采集光伏、儲能、充電樁和市電的實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)多能源協(xié)同控制；完成微電網防逆流、新能源消納等策略，有效整合光伏、儲能和充電樁等資源，還能滿足防逆流要求，提升新能源消納能力，降低服務區(qū)用能成本及經濟運行；

4、智慧能源管理平臺：基于AI智能算法，配置多種運行策略，下發(fā)至協(xié)調控制器，實現(xiàn)光儲充的優(yōu)化調度；并實現(xiàn)站點發(fā)電、用能、設備監(jiān)測、展示與管理。

  方案配置清單：

4. 實現(xiàn)效果

  現(xiàn)場防逆流保護裝置與協(xié)調控制器裝置安裝如下：

  現(xiàn)場光儲充與市電運行數(shù)據(jù)，通過4G的形式上傳至AcrelEMS 3.0平臺，平臺展示如下：

服務區(qū)站點大屏

服務區(qū)光伏系統(tǒng)運行監(jiān)測

服務區(qū)儲能系統(tǒng)運行監(jiān)測

光儲充微電網運行策略配置

  通過微電網優(yōu)化控制方案，為服務區(qū)實現(xiàn)了以下收益：基于AI智能算法調度成本電源供應新能源充電樁獲取電能差價和充電服務費；儲能系統(tǒng)谷峰套利收益；基于需量調控的電費收益；光伏余電上網收益。

5. 總結

  本方案為高速公路服務區(qū)光儲充微電網的優(yōu)化控制提供了完整解決方案，通過協(xié)調控制器和智慧能源管理平臺實現(xiàn)了能源的高效調度與管理。同時該方案還可為光儲充微網系統(tǒng)中自發(fā)自用、余電不上網、需量調控、負載柔性調控、有序充電等場景提供支撐。不僅適用于服務區(qū)，還可推廣至園區(qū)、工廠、商場、收費站、充電站等微電網場景，為微電網的高效利用和安全可靠運行提供了參考依據(jù)，具有廣泛的應用前景。