智光研究院 郭洋：光储充超级充电微网能量管理平台及产品

智光研究院 郭洋：《光储充超级充电微网能量管理平台及产品》

9月27-28日，由充换电百人会、中国充电桩网、联联充电联合主办，上海贺励展览有限公司、上海贺励商务咨询有限公司承办的2022第八届中国国际电动汽车充换电产业大会（简称：金砖充换电论坛）在常州香格里拉大酒店顺利召开。本届大会设置“论坛峰会+展览展示”，以“创新协同驱动，低碳高效发展”为主题，通过话题设置，引发讨论，倡导和引领充换电及电动汽车企业发展思路及策略。引爆业内对“充换电”的关注，解读最新充换电发展困惑，诠释机遇及发展方向。



智光研究院（广州）有限公司首席信息官郭洋出席论坛并发表主题演讲——《光储充超级充电微网能量管理平台及产品》。

以下为演讲实录：

各位来宾，大家上午好！我是来自智光研究院郭洋，今天给大家分享的课题是《光储充超级充电微网能量管理平台及产品》。光储充和超级充电这是近两年非常火热的话题，如何通过微网能量管理，把这两个概念能够结合起来。这两者之间的碰撞会带来什么样的火花，会给我们从技术上和管理上带来哪些新的要求，这是我们公司近期研究的重点方向。

在去年4月份，广州首先推出要把广州打造成“超充之都”的概念，计划到2025年新建1000座超级充换电站。今年各个主机厂商纷纷推出超充车型，包括广汽埃安的V Plus、小鹏G9、长城沙龙机甲龙等。这些超充车型都具备了共同特性，比如使用了800V高压平台、600A急速电流，480kW超充功率，使用6C/4C超倍率电池，5分钟充电，可以行驶200km。接下来陆续有其他车厂开始推出超充车型，可以说，超充时代已然到来！

在这样一种超级充电的场景下，会给我们光储充电站带来哪些底层逻辑的变化？首先，看一下对于一般的充电站它的光储解决方案是什么样的。一般我们会把光、储、充这三种设备首先通过AC/DC的变流器，分别接入到交流母线上，光伏发电自发自用，储能的主要作用是用来做峰谷套利，兼具一些虚拟扩容的作用。这样的方案通常会带来局限性，这里面能量的流动会面临多次的交直流变换，能量损耗比较大。

其次，储能它的作用比较单一，主要是利用峰谷价差的政策，这样会受地方政策的影响比较大。

同时，光储充三种设备通常采用独立的管理，缺乏一种系统管理思维，固定采取一充一放或者两充两放的策略，由于储能电池本身价格高昂，它带来的投资回报周期长，平均回报周期可能达到7年以上，这可能是很多充电运营商对此望而却步的原因。

我们基于这样的超充场景下，推出了“光储充一体化解决方案”，在我们的解决方案里面，首先使用的是一套直流系统，光储充可以免去AC/DC的变化，直挂在700-800V的直流母线上，同时在这个方案里面的核心，储能主要用于支撑超充功率，结合一体化的电堆，来实现超充超配。

同时，我们的方案不需要增加变压器，也不需要做电路改造，实现超充扩容。利用超充服务单价高，服务能力强的特点，缩短投资回报周期。据我们测算，投资回报周期可以缩短到4.5年左右。

这套方案的核心，在于我们使用了一套站端能量管理系统EMS，结合云端的能量管理平台，通过云边协同，来实现综合的能量管理。

为什么需要微网的能量管理？首先，对于一个光储充电站，它是一个更复杂的用人场景，它的电源来源是多元的，它的能量流向是多向的。同时有非常多的大功率快充和超充桩，由于储能的介入，它兼具了并网和离网的工作模式。因此，我们需要系统化的思维对它进行管理。

其次，设备的种类和数量的增加，设备管理和运维更为复杂，由于有储能的存在，我们对系统安全性的要求会进一步提高，因此我们需要数字化的技术来进行降本增效。

第三，商业模式的升级。针对传统的充电站由于有光储的介入，会升级成一种新能源的电站，我们需要有综合能源管理的思维，按电站的思维对它进行运营。

我们对它进行能量管理的话，仅仅依靠一两种软件或者一两种设备是远远不够的，它们需要完整的一套数字化管理理念与技术架构支撑。因此，我们提出了“云-边-物”三者协同的全套的数字化管理理念。

首先它是基于设备层，智能化的像BMS、PMS、电堆控制等等，来打造基于安全管控的就地数字化管理。

在边缘层，利用像EMS、DMS等边缘计算软件，来打造基于运行优化的云边协同数字化管理，来打通设备到云平台之间的数据连接。

在云端，利用大数据分析，使用基于数据驱动，来打造基于投资运营的全数字化管理。

同时，为了支撑这样的一种理念，我们建设了“云-管-边-端”四层架构的工业互联网平台，利用一系列数据化和数字化的组件以及相关服务，来建立一个完整的数据链条。

基于上述的理念和技术架构，我们打造了光储充超级充电微网能量管理平台，目前已经迭代到2.0的版本，这个平台的目的是为了打造全数字化的光储充超级电站，实行全智能化的无人值守管理。

平台包含了主要的四个功能板块，其中运行管理和能量管理板块，主要利用实时的数据分析、数据采集，来进行能量控制，不断优化能量的管理策略，来为车主提供超级充电服务的同时，能够实现运营商最大化的运营收益。



而设备管理和运营管理模块，主要可以进行线上的巡检，进行在线的故障分析和预测，通过数据驱动来进行预防性的维护，提高设备利用率，降低设备的故障率。我们在充电过程中还可以利用算法进行数据分析，为车主提供在线的电池检测服务。

我们如何进行运行管理和设备管理呢？这里有一些平台上的截图，左边的图可以看到我们对整个光储充电站在云端实现了全面的数字孪生。对于电站中所有的设备，包括辅助设备，比如说像空调、消防、地锁、监控等等，以及每个关键的能量流转节点，进行全面的数据采集和能量监控，同时实时完成数据积累。

右侧两个图反映的是我们基于对储能管理的经验之上，打造的对于储能里面全电芯以及全部电池PACK的实时监控，包括它的温度场的分布，以及每一颗电芯它的电压随着时间的温度、电压的曲线变化。通过这样的一种方式，我们可以通过“离群效应”的分析，就可以提前感知和提前预测有可能出现问题的电芯，提前做预防性的维护。

对于光储充电站，站场的能量管理是关键。我们首先最基础是对它进行负荷的安全控制，负荷安全控制的首要目标是为了避免变压器过载跳闸。

我们采取智能电表，以及快速负荷检测装置等等，来实现对多变压器、多馈电回路、多充电桩实时能量监测，实时计算变压器负载和冗余容量，通过三级的保护措施，来确保变压器安全。

首先，第一级会使用纯软件的算法，实现有序充电和负荷调控，用来均衡充电负荷需求。一旦有更高的充电负荷要求的时候，我们通过回路脱扣，可以临时断开馈电回路，最后通过断路器，百分之百确保变压器不会进行跳闸。

第二块是对它进行能量的优化，对于光储充电站它的能量来源有多种，能量的流向也有多个，对于能量流动的选择以及精细化的控制是关键。我们在平台里面预置了多种能量优化策略，比如像自适应的算法、峰谷价差的策略、需量控制、需求侧响应等等。

举一个例子，在自适应的算法里面，当我们检测到有充电需求的时候，会优先使用市网的电源对它进行供电，当充电功率比较大的时候，我们会进行储能的放电，来补足这块的负荷需求；当没有充电需求的时候，我们会检测负荷情况，来决定现在的储能进行补电还是反向送电到电网来进行套利；当我们考虑峰谷价差策略的时候，会在刚才的基础策略之上增加两个考虑维度：时间维度和价格维度。我们会利用全天除了峰谷价差以外，还有峰平以及谷平这种多种小型波段价差，来实时对储能进行调控。

在这样的调控基础上，我们的SOC曲线是多次浅充浅放的曲线，而不是像传统的储能就是单次充放或者两次充放。

对于需量控制和需求的响应，我们同样利用光伏和储能的调控，实现场站的能量调节，让它对电网的需量控制在目标阈值范围以内，从而利用这种“两部制”电价政策或者需求侧响应补贴的政策，来进行进一步的套利。

有了这样的一种能量管理平台，基于平台可以给充电运营商快速搭建自己的充电网络，将多个光储充电站组合在一起，形成一个超级充电网络，方便打造自己的虚拟电厂。利用这样的充电网络，我们可以聚合充电负荷需求，参与电力市场交易和电网辅助服务，例如用户侧的调峰、调频，或者电力交易的现货交易或者是中长期交易，甚至是碳交易。通过这样的手段，我们可以进一步丰富运营商的收入来源，提高运营收益。

基于这样的一种技术和理念，我们推出了一系列的平台生态和产品。比如，我们有一体化的储能系统，还有集成的变流系统，以及两种（快速充电终端和超级充电终端）。其中，快速充电终端最大支持250A的充电电流，180kW的充电功率。而超级充电终端使用的是液冷技术，最大支持600A的充电电流，480kW的充电功率。同时，我们还有一系列的边缘网关，包括边缘计算服务器、EMS、DMS这种本地就地化的大数据分析管理系统，用来做就地化的能量监控。

在软件层面，我们在云端推出了能量管理平台，以及对应的运营管理平台，这两者可以互相之间进行结合。在设备层，包括EMS、BMS、充电控制系统等等，这些都是全栈自研的数字化软件。

在此基础之上，我们还有两种更进一步的小型和微型的超级充电解决方案。这里是最小的配备方案（如图），使用了75度电的3C倍率的电池，用来做储能。搭配了240kW一体式电堆，配备了2把180kW的快充枪和1把240kW的超充枪。这样的方案，最小需要的电源只需要70kW就可以支撑超充的功率。

对于第二个中型方案，使用的是332度电1C电池，配备了480kW电堆，4把快充枪和1把480kW的超充枪，它需要的电源最高不超过200kW。

这样一个超级充电的解决方案优势，前面已经介绍过了，这里因为时间的关系，我不多做阐述。

这里是8760超级充电示范站的案例（广州黄埔智光综合能源产业园）。8760是为了验证产品和解决方案和平台算法，所推出的自有的充电运营品牌，8760代表365天乘24小时，代表全时全天候提供超级充电服务的一种理念。这个场站已经投运包括半年时间，已经获得车主一致好评。

这是8760第二个示范站（广州黄埔优托邦商业广场），在9月初已经上线投运。这个在我们查的资料里面，这是属于全国首家支持480kW超充功率的光储充一体化的落地场站。这里有一个截图是真实的订单，它是广汽埃安的超充车型在我们这里实测的数据，通过这里可以看到当天它的充电电流最大已经超过522A。

这是在投建的第三个示范站（广州黄埔均恒广场），这个示范站使用了两套322度电的储能，配备10个超充车位。

最后简单介绍一下我们公司，智光电气集团是一家成立于1999年，2007年在深交所上市的一家能源企业。主要从事的是大功率电力电子相关设备的制造研发，也在提供一些像节能、用电以及能源方面的投资服务。

智光研究院是隶属于智光电气集团，专门从事能源动力数字化，以及相关工业互联网平台的建设搭建公司，也提供相应的一些解决方案和产品的设计制造。我们公司在广州，欢迎各位嘉宾如果有兴趣前来参观指导，现场进行交流。

谢谢大家！

信息来源：中国充电桩网
2022.10.10

（注：本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅）

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