并离网无缝切换多模式策略运行,光储一体机如何实现多能源互补协同?

一. 背 景

随着光储一体化浪潮的席卷，光储一体机这一基于直流耦合技术的创新解决方案，正迅速成为市场新宠。光储一体机凭借直流耦合技术高效集成光伏与储能，显著提升系统效率与响应速度，成为离网及弱网地区供电难题的理想解决方案。然而，其在电池监测、运行策略、远程运维、多源协同与安全保护方面仍存在不足。通过部署Acrel-2000ES能量管理系统，实现了光储充智能协调控制、并离网无缝切换、多策略经济运行与全站动环监控，有效提升系统可靠性、经济性与安全性。该系统尤其适用于电网薄弱地区，助力构建清洁、低碳、高韧性的新型能源体系，推动全球能源转型与可持续发展。

光储一体机因安全可靠、安装便捷等优势脱颖而出，成为破解供电困局的理想选择。但有如下问题：

（1）监控不充分：没有充分挖掘电池特性进行针对性的状态监测，导致监测内容不充分；同时对光伏发电缺乏有效监测。

（2）运行模式单一：并网运行时储能未能根据电价、负荷需求，智能选择运行策略（如峰谷套利、需量控制、动态扩容、防逆流等），系统运行经济性未能。

（3）远程监控与运维滞后：监控数据缺乏统筹管理，没有形成运行数据的全过程、系统性规划与管控，使得分析不全面，运维检修缺乏大数据支撑。

（4）缺乏有效协同：在具有并离网切换需求时，缺乏整体协调能力，同时无法实现PCS、光伏和储能三者的精细化功率分配和协同，导致系统整体效率低下。

（5）保护机制不完善：光储直流耦合接入，BMS过流、SOC过充、通讯失联等关键安全状态的识别与保护措施不健全，存在安全运行隐患。

二. 项目案例解析

本光储一体机采用直流耦合结构：光伏经由DC/DC变换器接入直流母线，储能系统通过高压箱同样接入直流母线，直流侧通过PCS（变流器）接入交流母线，市电则经断路器接入系统，系统原理图如图1所示。项目需求配套一套能量管理系统（EMS），负责光储系统的能量管理与协调控制，同时集成柜内消防、水浸、空调等设备的监控，同时实现动环控制。

系统控制策略为支持并离网切换控制，并网模式：负载用电优先级为光伏 > 市电 > 储能。储能主要作为离网备用电源，在完成备电后，光伏电力优先通过PCS供给负载，系统具备防逆流功能，最大限度提升光伏自发自用率，减少弃光。离网模式：负载用电优先级为光伏 > 储能。通过光储协调控制，实现不间断供电，保障工厂连续稳定生产。

图1光储一体机系统原理图

图2 光储一体机实物图

三. 安科瑞解决方案

为了实现客户需求，柜体内配置Acrel-2000ES储能能量管理系统，该系统具有完善的储能监控与管理功能，涵盖了储能系统设备(PCS、BMS、电表、消防、空调等)的详细信息，实现了数据采集、数据处理、数据存储、数据查询与分析、可视化监控、报警管理、统计报表等功能。在高级应用上支持能量调度，具备计划曲线、削峰填谷、需量控制、备用电源等控制功能。系统对电池组性能进行实时监测及历史数据分析、根据分析结果采用智能化的分配策略对电池组进行充放电控制，优化了电池性能，提高电池寿命。同时，采用我司ARTU-100产品进行遥控遥信拓展，采用通讯管理机ANet-2E4SM实现数据上传云平台，便于运营商在云平台进行多站点的管理和查看。

图3安科瑞光储一体机解决方案

图4系统组网架构图

方案效果

该光储一体机主要应用于非洲等用电可靠性较差的地区，主要控制策略逻辑如下：

项目主机界面如图所示，通过储能能量管理系统对所有一体机进行统一的监视和管理，自动完成光储系统控制。

在监测到市电正常时，系统能通过控制断路器快速闭合与电网的连接，光储一体机能够正常完成离网备电，储能SOC始终保持90%以上。同时在SOC较高（如>80%）或电压接近上，控制系统不再进行大功率充电，可根据SOC情况分阶段进行涓流充电。同时在并网备电时，逐步增大光伏功率限制，直至光伏以最大发电功率发电，防止光伏发电功率不可预测带来的充电过流。在备电完成后，光伏发电通过PCS输出供给负载使用，同时保证防逆流。

在检测到市电断电时，系统能通过控制断路器快速切断与电网的连接，将PCS转为离网模式运行，同时根据SOC情况合理控制光伏出力，并在SOC过低时进行保护，避免储能过放，保证供电的连续性和可靠性，提高工厂生产效率，提升经济效益。

PCS监测主界面

储能能量管理系统主界面图

四. 结 语

光储一体机配置储能能量管理系统（EMS），可高效利用当地丰富的太阳能资源，构建绿色、低碳的清洁能源供电体系，有效助力碳减排目标的实现。系统能够根据电网状态智能切换并网与离网运行模式，大幅提升用电可靠性，尤其适用于电网不稳定或覆盖薄弱的区域。此外，通过光伏、储能与市电的多能源互补与智慧协同控制，该系统可显著优化能源结构，实现电力的高效与经济利用，有效降低用电成本，提升系统整体运行效益。