【电力】绿色充电 以光养桩 “光储充”一体化电站打造绿色用能服务区

日前，在由国家能源局科技装备司指导、中关村储能产业技术联盟主办的“首届国际储能创新大赛颁奖盛典”上，国网电动汽车服务有限公司主导的高速公路服务区“光储充”一体化试点示范项目获得“2017储能技术创新典范TOP10”奖项，受到储能行业高度关注。该项目有何亮点?“光储充”一体化技术能为相关领域带来怎样的发展？

加快电网互动创新，多充绿色电

徐官屯服务区“光储充”试点示范工程示意图

项目名片

国网电动汽车有限公司高速公路服务区“光储充”一体化示范项目位于京津塘高速公路徐官屯服务区北侧，以现有屋顶、空地为依托，接入低压配电系统，光伏装机容量292.1千瓦，储能系统78千瓦/282千瓦时，充电桩4×60千瓦。

“光伏”“储能”“电动汽车”，这些无一不是当下能源领域的热词。

日前，国际能源署发布的《2017年全球电动车展望报告》中指出，我国已经成为全球最大的电动汽车市场，占全球电动汽车销量的40%多。但是，众所周知，电池续航、充电站建设等一直是我国电动汽车进一步普及推广的关键问题。我国电动汽车保有量目前已接近100万辆，以一辆车配备20千瓦时的电池来估算，未来将陆续有20吉瓦时的锂离子电池退役。在国网电动汽车公司专家看来，如果能二次利用退役的锂离子动力电池，建设低成本的储能系统，不仅能通过峰谷价差取得良好的经济效益，还能避免环境破坏和资源浪费，取得良好的社会效益。

这样的动力电池储能系统，电能来自于哪里?分布式光伏发电是个合适的选择。近年来国家大力支持分布式光伏发展，光伏发电提供的是绿色清洁电能，在“自发自用、余电上网”的模式下，国家为每度光伏发电补贴0.42元，使得分布式光伏项目具备较高的投资回报率。

电是光伏发电，由二次利用退役的锂离子动力电池来储能，那这样的系统合适的建设点在哪里?国网电动汽车公司选择了高速公路快充站。截至2016年年底，国家电网公司已建成高速公路快充站(以下简称“快充站”)1200余座，初步形成“六纵六横两环”的高速公路快充网络。但受电动汽车保有量低、用户里程焦虑等因素影响，充电设施的利用率低，短期内还难以盈利，急需拓展新的盈利点，提升快充站整体盈利能力。

国网电动汽车公司牢牢把握分布式光伏发展的契机，充分利用快充站及服务区的空间资源和配电设施，建设分布式光伏发电系统，为快充站和服务区负荷供电，将获取可观的经济收益，实现“绿色充(用)电，以光养桩”。“光”“储”“充”的有机结合，不仅促进了储能技术的应用，还实现了电动汽车充电站的绿色供能，带来了良好的经济效益和发展前景，这就是国网电动汽车有限公司通过高速公路服务区“光储充”一体化示范项目所达到的效果。

未来可支撑智能路网、电网、信息网“三网融合”

关于“光储充”试点示范项目未来的推广发展，国网电动汽车公司发展策划部副主任冯义十分看好。他表示，目前国家电网公司已在高速公路服务区建成快充站1200余座，预计到2020年，高速公路服务区快充站数量将达到3000座，城市公共区域的地面集中式快充站数量还将超过这一规模。因此，作为对解决“电动汽车远距离出行难”、城际交通“里程焦虑”问题的积极探索，徐官屯服务区“光储充”一体化电站的模式不仅可以在高速公路快充站进行推广，还可以在城市公共区域具备分布式光伏和储能系统布置条件的快充站进行推广，有着广阔的应用前景。

不难想象，未来，全国13万公里的高速公路沿线、数千座的高速公路服务区都有可能建上这种“光储充”一体化电站，形成规模后，不仅能有力支撑城际充电网络布局，还可借助“光储充”的技术特性参与电网调峰调频、削峰填谷等辅助服务。“未来，‘光储充’一体化电站甚至可以作为智慧高速的配套设施，支撑智能路网、智能电网、智能信息网的‘三网融合’发展。”冯义说。

推动高速公路运营及交通出行服务用电绿色化

徐官屯服务区位于京津塘高速天津段，国网电动汽车公司与服务区产权方合作，充分利用服务区空间资源和已有配电设施，建设“光储充”一体化电站，打造绿色用能服务区。

该项目光伏设计总容量为292.1千瓦，储能电池组容量为500安时，总投资314.3万元。光伏设计首年发电量为38.5万千瓦时，储能电池组每次充放电量为205千瓦时。因服务区已建成4×60千瓦快充站，因此项目无需考虑充电站建设投资。

徐官屯服务区“光储充”试点示范项目充分利用服务区得建筑屋顶铺设光伏组件，容量287.1千瓦;考虑到建筑物的分散性，采用在每栋楼设置直流汇流箱、在并网点集中逆变上网的方式。充电桩所在的快充站部分，考虑到停车位的雨棚面积较小，且承重能力弱，布置重量较轻的薄膜组件5.0千瓦。500安时容量的储能电池组就近安装在配电变压器附近，并加装时限开关，通过监测控制系统时限充放电的自动切换，在服务区用电低谷和光伏发电高峰时充电，服务区用电高峰时放电。并网点(交流母线)在400千伏安变电器的低压侧，装设必要的并网计量装置，并网开关具备电流速断、欠压保护、失压保护等功能。

“这个项目攻克了很多技术难题。”国网电动汽车公司市场营销中心副主任彭晓峰介绍，该项目以储能系统经济性最优为目标，综合考虑光伏出力、电价、负荷特性等因素，实时控制储能系统的充放电功率。此外，建立储能系统、光伏系统的工程化精确模型，通过实时仿真整定储能/光伏逆变器控制参数，解决了弱电网下多机并网系统的并网稳定性问题。

徐官屯服务区“光储充”试点示范项目从解决充电网络发展实际问题入手，充分利用高速公路服务区已有资源，整合光伏、储能、充电等业务，建设“光储充”一体化电站，验证了技术和经济上的可行性。光伏、储能、充电三者的有机结合、相辅相成，成为这个项目的最大亮点，并且带来了良好的经济和社会效益。项目不仅通过对动力电池的梯次利用，实现了对电动汽车退役电池回收利用的探索，还利用储能装置提高了电动汽车的绿色充电比例，将清洁电力引入高速公路能源保障体系，促进实现高速公路运营及交通出行服务用电的绿色化，有效响应政府节能减排的号召。

说到该试点项目的经济性，彭晓峰也表示，基于电动汽车退役动力电池构建储能系统，大大降低了建设成本，使得储能系统在现阶段的盈利成为可能，也为将来动力电池的回收利用提供了可行的路径。另外，结合“光储充”一体化建设运营，试点合同能源管理等模式，该项目还为今后国网电动汽车公司与高速公路产权单位的广泛合作奠定了基础。“而且，未来取得售电牌照后，也可直接向服务区售电，实现‘光储充售’一体化运营。”