充电桩储能联动峰谷套利系统 CNR217-061

项目背景

本文针对电力生产中的实际痛点，研发了充电桩储能联动峰谷套利系统，有效提高了作业效率与安全水平。变电站内配置的电动汽车充电桩在为公务车辆充电时，车辆电池充满后充电桩停止输出。但电网的峰谷电价差异意味着充电时段的选择对电费有较大影响。如果在电价低谷期将充电桩连接到大容量储能装置——利用夜间谷电充电储能，白天将储能放电供站内使用——可以将富余的电能转化为经济价值。传统做法是充电桩单纯为车辆充电——车辆不在时充电桩闲置。储能装置的投入可以改变这一现状——充电桩在低谷电价时段向储能电池充电，储能电池在高峰电价时段向站内负荷放电——峰谷价差套利降低了站用电成本。

存在问题

• 充电桩只在车辆充电时使用其余时间闲置
• 峰谷电价差异大但充电时间没有改进
• 储能装置投入后可以峰谷套利降低用电成本
• 充电桩和储能装置联动控制缺乏

创新目标

研究并实施充电桩与储能装置联动的富余电能利用方案。在充电桩旁边配置一组磷酸铁锂储能电池——在夜间低谷电价时段充电桩通过一个双向变流器向储能电池充电，白天高峰电价时段储能电池通过变流器向站内照明和空调负荷放电。控制系统根据实时电价信号自动切换充放电模式——最大化峰谷价差收益。

技术方案

方案由储能电池组、双向变流器和智能控制单元组成。

储能电池组选用磷酸铁锂电池——容量约数十kWh。磷酸铁锂的安全性高于三元锂电池——热失控温度高在变电站环境中不易因意外过热引发安全问题。电池组通过一个双向DC/AC变流器同时连接充电桩的交流母线和站内用电的交流母线。变流器有两种工作模式——充电模式时将交流电整流为直流电向电池组充电，放电模式时将电池组的直流电逆变为交流电向站内负荷供电。

智能控制单元根据从电网公司获取的实时电价信号控制变流器的工作模式和时间。在夜间的低谷电价时段（如晚上10点到次日早上6点）控制单元启动充电模式——利用充电桩的低谷电力为电池组充电。在白天的高峰电价时段（如上午9点到12点和下午2点到5点）控制单元启动放电模式——电池组向站内负荷供电减少从电网购电。充放电切换由控制单元自动完成不需要人工操作。

电池组的放电深入设定为不超过80%——保留20%的容量备用以防止电池过度放电导致寿命衰减。控制单元还监测电池组的温度和电压——当电池温度超过安全值时暂停充放电。

创新亮点

• 充电桩和储能联动：低谷充电高峰放电套利降低电费
• 磷酸铁锂电池安全优先：热失控温度高不易过热出事
• 实时电价自动切换充放电：不需人工干预最大化收益
• 放电深入不超过80%：保电池寿命

落地应用效果

方案已在一座变电站试点运行。夜间低谷电价时段储能电池通过充电桩充满，白天高峰电价时段电池向站内照明和空调供电约数小时——减少了高峰时段的电网购电量。峰谷价差套利使站用电费有可见的节省。充电桩的利用率从以前只在车辆充电时使用提高到了每天都有充放电操作——利用率大幅提高。

产出物：储能联动系统一套（含磷酸铁锂电池组、双向变流器、智能控制单元含实时电价接口）、技术方案文件。

适用场景：变电站充电桩和储能装置联动利用峰谷价差。

安全提示：储能电池安装区域须通风良好并配置灭火装置；电池组的充放电操作须在环境温度0-40度范围内进行；电池组维护时须断开变流器确认无电压。

常见问题

Q：该创新成果的适用场景有哪些？

A：本成果适用于电力系统各类相关作业场景，包括但不限于变电站运维、输电线路检修、配电作业等。具体应用时可根据现场实际情况进行调整。

Q：与传统方案相比，主要优势是什么？

A：主要优势体现在作业效率提高、安全风险降低、操作便捷性增强等方面。经过实际应用验证，综合效益显著。

Q：后续是否有升级计划？

A：将根据现场应用反馈持续改进改进，进一步提升性能和适用性，拓展更多应用场景。

数据来源：项目验收报告及现场应用统计，单位信息已脱敏处理。