以光伏技術(shù)發(fā)展為契機(jī)推動(dòng)加油站碳中和“光儲(chǔ)充”一體化運(yùn)行
許永州，馬倫
（中國石油天然氣股份有限公司安徽銷售公司）
摘要：“光儲(chǔ)充”一體化充電站即為“光伏+儲(chǔ)能+用電+電動(dòng)汽車充電”，集成光伏發(fā)電、儲(chǔ)能、用電、充電樁等多項(xiàng)技術(shù)，在碳中和大目標(biāo)環(huán)境下既能滿足加油站日常用電，也為電動(dòng)汽車供給綠色電能，又能實(shí)現(xiàn)電力削峰填谷等輔助服務(wù)功能?！肮鈨?chǔ)充”一體化充電加油站由光伏、儲(chǔ)能、充電樁3個(gè)基本模塊組成，實(shí)現(xiàn)加油站利用新能源、儲(chǔ)能、充電互相協(xié)調(diào)支撐的一種綠色用電模式，其中光伏負(fù)責(zé)發(fā)電，充電樁負(fù)責(zé)充電，儲(chǔ)能是二者之間的橋梁。
關(guān)鍵詞：碳中和；光伏；儲(chǔ)能；充電；新能源；交通
引言
近日，某大型國企石化單位宣布大力推進(jìn)新能源業(yè)務(wù)，擬規(guī)劃布局建設(shè)7000座分布式光伏發(fā)電站的消息刷引發(fā)關(guān)注。其實(shí)，早在2018年，某大型國企石化單位就已經(jīng)開始在自家的加油站、輸油站、油田上建光伏電站。而在如今“碳中和”行動(dòng)的大背景下，類似加油站裝光伏電站的“光伏+交通”模式備受資本青睞，在政策加持下成為爭(zhēng)相布局的“藍(lán)海”市場(chǎng)。
2020年8月6日，交通運(yùn)輸部發(fā)布的《交通運(yùn)輸部關(guān)于推動(dòng)交通運(yùn)輸領(lǐng)域新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》中指出，引導(dǎo)在城市群等重點(diǎn)高速公路服務(wù)區(qū)建設(shè)超快充、大功率電動(dòng)汽車充電設(shè)施。鼓勵(lì)在高速公路、國道有序優(yōu)化完善光伏發(fā)電設(shè)備，并于國網(wǎng)并網(wǎng)。2020年9月22日，在第75屆聯(lián)合國大會(huì)一般性辯論上，習(xí)近平總書記公開承諾，力爭(zhēng)二氧化碳排放于2030年前達(dá)峰值，爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2023年，我國的運(yùn)營加油站總量達(dá)120000余座，其中國石油和中國石化兩家國營加油站的整體數(shù)量約占目前全國運(yùn)營加油站總數(shù)量的45%左右，民營企業(yè)和第三方加油站約占50%左右，中國中化、中國海油和外資的加油站占據(jù)剩余的5%左右。在碳達(dá)峰、碳中和（下稱“雙碳”）目標(biāo)的大背景下，建設(shè)以“零碳”加油站、“零碳”服務(wù)區(qū)為主體的新模式已經(jīng)成為了高速公路服務(wù)區(qū)、加油站等轉(zhuǎn)型升級(jí)的必然路線，以適配新目標(biāo)下的交通運(yùn)輸各部門的階段性方向。
2022年開始，某大型石化企業(yè)按照“自用自發(fā)、余電上網(wǎng)”的模式，快速推動(dòng)光伏發(fā)電站點(diǎn)整體布局，已在安徽、浙江、海南、福建、廣東等多地建成光伏發(fā)電站。其中，安徽六安緯一路加油站和明軒加油站目前已累計(jì)發(fā)電量達(dá)到4.8×104 kWh，在加油站滿足了自身用電的同時(shí)，剩余電量上網(wǎng)2.8×104 kWh，累計(jì)減排二氧化碳量達(dá)到39 t。全國范圍截至2022年已確定1300余座光伏式發(fā)電加油站點(diǎn)的選址，目前正在重點(diǎn)進(jìn)行安徽石油安徽銷售六安油庫、華中九江油庫等集中式光伏發(fā)電項(xiàng)目的建設(shè)?！笆奈濉逼陂g將統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè)約8500座光伏分布式發(fā)電站點(diǎn)，每年能產(chǎn)生發(fā)電量約4.95×108 kWh，每年可大幅度減少二氧化碳排放約65×104 t。
光伏發(fā)電是將太陽能資源轉(zhuǎn)換為潔凈的可再生電能，能有效減少二氧化碳排放。和傳統(tǒng)能源發(fā)電相比，光伏發(fā)電具有無枯竭危險(xiǎn)、安全無噪聲、無污染排放等優(yōu)勢(shì)，成為我國推進(jìn)能源革命、應(yīng)對(duì)氣候變化、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要途徑之一。
一、光儲(chǔ)能加油站的建設(shè)優(yōu)勢(shì)
（一）光伏發(fā)電節(jié)約電費(fèi)，降低站內(nèi)電費(fèi)支出
通過在加油站屋頂建設(shè)分布式光伏，光伏系統(tǒng)可直接自發(fā)自用供給站內(nèi)負(fù)荷使用，光伏所發(fā)清潔電力能夠有效降低站內(nèi)負(fù)荷并直接從電網(wǎng)獲取電能。例如，加油站每個(gè)月用電在5000 Wh左右，通過在建筑物屋頂建設(shè)20 kW分布式光伏，日均發(fā)電量70 kWh，月均發(fā)電量2100 kWh。因此，每個(gè)月直接減少從電網(wǎng)獲取一半左右的電能，能夠降低一半的電費(fèi)支出。
（二）儲(chǔ)能系統(tǒng)是將光伏和充電樁協(xié)調(diào)統(tǒng)一的紐帶橋梁
由于光伏發(fā)電的隨機(jī)性和不平衡性，其波動(dòng)性較大；對(duì)于站內(nèi)其他負(fù)荷還行，但是對(duì)于充電樁來說，負(fù)荷也不是穩(wěn)定均勻負(fù)荷，該負(fù)荷會(huì)根據(jù)車主的充電用車習(xí)慣和出行需求隨時(shí)發(fā)生變化，因此需要儲(chǔ)能系統(tǒng)在光伏系統(tǒng)、充電系統(tǒng)之間起到橋梁紐帶作用。儲(chǔ)能可將消納不掉的光伏進(jìn)行存儲(chǔ)，并在負(fù)荷有需求的情況下進(jìn)行放電，實(shí)現(xiàn)光伏的最大化自發(fā)自用。同時(shí)，對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)來說，當(dāng)加油站或者服務(wù)區(qū)具備峰谷電價(jià)時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)谷電峰用，降低站內(nèi)的用能成本。
（三）儲(chǔ)能系統(tǒng)可起到臨時(shí)增容和備電作用
對(duì)于加油站來說，可能會(huì)存在配電容量不足但是又需要建設(shè)大功率直流充電樁的需求，對(duì)此，要滿足大功率充電樁的建設(shè)需求，只能通過增容的方式來實(shí)現(xiàn)電力增容。目前，電力增容一方面可考慮新增變壓器，一方面可考慮新建儲(chǔ)能系統(tǒng)，通過儲(chǔ)能系統(tǒng)放電來實(shí)現(xiàn)增容，但是新建變壓器手續(xù)繁瑣，時(shí)間較長、投入較大，因此可通過新增分布式儲(chǔ)能的方式來實(shí)現(xiàn)充電樁配電的增容需求。
（四）配置充電樁是加油站轉(zhuǎn)型的必然選擇
目前電動(dòng)車市場(chǎng)發(fā)展迅猛，市場(chǎng)占有率不斷提升。未來5到10年將是電動(dòng)車發(fā)展的黃金期。目前新能源汽車的發(fā)展有很明顯的需求，就是對(duì)于充電站的建設(shè)。當(dāng)前市場(chǎng)上燃油車存量龐大，短時(shí)間內(nèi)依然是無法撼動(dòng)傳統(tǒng)加油站地位，既然“打不過，就加入他”，不少加油站已經(jīng)為未來做打算，把充電樁融合進(jìn)去。面對(duì)挑戰(zhàn)，加油站必須作出改變，不僅要積極規(guī)劃、升級(jí)改造現(xiàn)有的加油站場(chǎng)地和設(shè)施，還要在提升公共服務(wù)土地、空間的利用效率上多下功夫，特別是在城市中寸土寸金的地方，去做好新能源汽車隨時(shí)充電和安全充的便捷服務(wù)，不僅要緊抓主業(yè)（即成品油業(yè)務(wù)）的經(jīng)營管理，也要根據(jù)情況適當(dāng)拓展新能源業(yè)務(wù)。從產(chǎn)品為導(dǎo)向逐步向以服務(wù)為導(dǎo)向轉(zhuǎn)型，還可以生活繳費(fèi)、休閑、能源補(bǔ)給功能等，打造多元化的一體綜合能源服務(wù)站。
二、光儲(chǔ)能加油站的設(shè)計(jì)依據(jù)與原則
（一）光儲(chǔ)能加油站的設(shè)計(jì)原則
光儲(chǔ)能加油站的設(shè)計(jì)主要遵循以下4項(xiàng)原則。
1）符合規(guī)范的原則：本項(xiàng)目設(shè)計(jì)必須貫徹執(zhí)行國家有關(guān)法律、法規(guī)、技術(shù)標(biāo)。
2）協(xié)調(diào)性原則：本項(xiàng)目實(shí)施應(yīng)保證原有的生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)不會(huì)受項(xiàng)目建設(shè)的影響，并注意做好與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
3）供電安全可靠的原則：全面了解分析配電網(wǎng)現(xiàn)狀并結(jié)合近遠(yuǎn)期規(guī)劃，做到與配電網(wǎng)的供電能力相適應(yīng)的原則，以滿足供電的可靠性的要求。
4）節(jié)能環(huán)保的原則：項(xiàng)目設(shè)計(jì)應(yīng)積極采用節(jié)能、環(huán)保、免維護(hù)或少維護(hù)的新技術(shù)、新設(shè)備和新材料。并符合防火、安全、衛(wèi)生、環(huán)保的要求。
（二）光儲(chǔ)能加油站的設(shè)計(jì)依據(jù)
在加油加氣站中增設(shè)電動(dòng)汽車充電設(shè)施，解決安全問題是生產(chǎn)設(shè)計(jì)的本質(zhì)要求。目前加油站內(nèi)存儲(chǔ)的是易燃易爆原料，歸類于容易引起火災(zāi)和爆炸的危險(xiǎn)場(chǎng)所，一定程度存在爆炸危險(xiǎn)區(qū)域，所以能否進(jìn)行充電站、加油站的合建，如何在安全范圍內(nèi)建設(shè)充電設(shè)施才能最大程度地滿足安全和充電功能要求等均存在不確定因素。
《汽車加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》（GB 50156—2012）第5.0.7款中明確規(guī)定，電動(dòng)汽車充電設(shè)施應(yīng)布置在輔助服務(wù)區(qū)（指加油加氣站用地的紅線范圍內(nèi)除加油加氣作業(yè)區(qū)以外的區(qū)域）內(nèi)。加油加氣作業(yè)區(qū)指的是加油加氣站內(nèi)布置有加油機(jī)、加氣機(jī)、儲(chǔ)油（儲(chǔ)氣）設(shè)施、油（氣）卸車設(shè)施、CNG（LPG）壓縮機(jī)、可燃液體罐車卸車停車位、加（卸）氣柱、通氣管（放散管）、LPG（LNG）泵、車載儲(chǔ)氣瓶組拖車停車位等區(qū)域設(shè)備。通常加油加氣作業(yè)區(qū)的范圍依據(jù)這些設(shè)備爆炸危險(xiǎn)區(qū)域邊界線加3 m。如果此類設(shè)備是柴油設(shè)備，則直接按距離設(shè)備外緣加3 m的區(qū)域建設(shè)實(shí)施電動(dòng)汽車充電設(shè)施。根據(jù)《汽車加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》，10 kV或20 kV充電箱變要求距離加油加氣站距離不低于25 m，距離儲(chǔ)氣罐不低于32 m，其他充電設(shè)備的安放位置需設(shè)置在加油加氣站防爆區(qū)域外。
以加油站主要生產(chǎn)設(shè)備加油機(jī)為例，汽油加油機(jī)目前確定的爆炸危險(xiǎn)區(qū)域2區(qū)為：以加油機(jī)的中心線為核心，通過半徑尺寸為4.5 m的地面區(qū)域作為底面和對(duì)加油機(jī)頂部朝上0.15 m半徑為3 m的平面為頂面的圓臺(tái)形的空間（見圖1），劃線部分的空間和圓臺(tái)空間之外的3 m以內(nèi)區(qū)域均視為此加油機(jī)所在的加油作業(yè)區(qū)。電動(dòng)汽車充電設(shè)施應(yīng)布置在加油作業(yè)區(qū)以外的區(qū)域，例如距離該汽油加油機(jī)中心7.5 m以外的區(qū)域。
圖1 汽油加油機(jī)設(shè)定的爆炸危險(xiǎn)區(qū)域示意
《汽車加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》第11.3節(jié)新增了“電動(dòng)汽車充電設(shè)施”的描述，對(duì)電動(dòng)汽車的充電設(shè)施設(shè)備的安裝和防護(hù)安全進(jìn)行了明確：1）充電設(shè)備戶外安裝的基礎(chǔ)需高于所在地坪200 mm；2）直流充電樁、交流充電樁、直流充電機(jī)戶外進(jìn)行安裝的防護(hù)等級(jí)應(yīng)為IP54；3）直流、交流充電樁和直流充電機(jī)與站內(nèi)汽車行進(jìn)通道相鄰一側(cè)需設(shè)置車擋或防撞（柱）欄，防撞（柱）欄的高度不應(yīng)小于0.5 m。
三、光儲(chǔ)能加油站案例
（一）建設(shè)范圍
加油站：六安明軒加油站。
地址：六安市葉集區(qū)孫崗鄉(xiāng)戶孫路與S310省道交叉口。
光伏：項(xiàng)目采用550 W組件，整個(gè)光伏共計(jì)容量為299.2 kWp。在項(xiàng)目加油/氣/辦公樓屋頂建設(shè)分布式屋頂光伏，總面積約1300 m2，擬建設(shè)容量為149.05 kWp。
儲(chǔ)能：本項(xiàng)目布置1套250 kW/1000 kWh的全釩液流戶外儲(chǔ)能系統(tǒng)在對(duì)光伏進(jìn)行消納，同時(shí)谷電峰用，降低站內(nèi)用電成本，同時(shí)可以通過放電降低部分加油/氣站內(nèi)的配電容量，滿足配電需求，同時(shí)也作為加油站的后備電源。
充電：本項(xiàng)目在原充電站北側(cè)新布置10×120 kW雙槍直流充電樁。
（二）整體設(shè)計(jì)方案
1）分布式光伏發(fā)電模塊。在辦公樓屋頂、加油/氣站頂棚、電動(dòng)汽車車棚上安裝光伏發(fā)電，綠色電能優(yōu)先供給加油站內(nèi)所有用電設(shè)備，包括加油機(jī)、照明、空調(diào)和電動(dòng)汽車充電，實(shí)現(xiàn)自己發(fā)電自給自足，余電上網(wǎng)獲取額外收益。
2）配置儲(chǔ)能模塊。將光伏所發(fā)的多余電量儲(chǔ)存起來，同時(shí)在夜間電價(jià)低谷時(shí)間段內(nèi)也可將電量進(jìn)行存儲(chǔ)，在白天用電高峰期釋放電能，實(shí)現(xiàn)電價(jià)峰平谷差收益。
3）配置能源管理模塊?？蓪?shí)現(xiàn)光伏、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車充電、配電的實(shí)時(shí)監(jiān)控、調(diào)度、負(fù)荷約束等功能。
（三）場(chǎng)景應(yīng)用描述
1）白天光照充足時(shí)，光伏對(duì)充電樁、場(chǎng)站負(fù)載和儲(chǔ)能系統(tǒng)供電，滿足儲(chǔ)能系統(tǒng)的充電需求和負(fù)載用電需求。
2）用電高峰階段，儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)場(chǎng)站進(jìn)行放電,滿足負(fù)載的用電需求，實(shí)現(xiàn)峰谷差收益。
3）夜間低谷電價(jià)時(shí)，電網(wǎng)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)充電，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的削峰填谷。儲(chǔ)能系統(tǒng)在第二天高峰時(shí)段將電放出，實(shí)現(xiàn)電價(jià)峰谷差收益。
4）系統(tǒng)根據(jù)電力系統(tǒng)調(diào)度，將光伏、儲(chǔ)能的電能反向輸送電網(wǎng)，將多余電能向電網(wǎng)出售。
（三）優(yōu)化運(yùn)營效率
光伏發(fā)電節(jié)約電費(fèi)，降低站內(nèi)電費(fèi)支出
由于光伏發(fā)電的隨機(jī)性和不平衡性，其波動(dòng)性較大；對(duì)于站內(nèi)其他負(fù)荷還行，但是對(duì)于充電樁來說，負(fù)荷也不是穩(wěn)定均勻負(fù)荷，該負(fù)荷會(huì)根據(jù)車主的充電用車習(xí)慣和出行需求隨時(shí)發(fā)生變化，因此需要儲(chǔ)能系統(tǒng)在光伏系統(tǒng)、充電系統(tǒng)之間起到橋梁紐帶作用。儲(chǔ)能可將消納不掉的光伏進(jìn)行存儲(chǔ)，并在負(fù)荷有需求的情況下進(jìn)行放電，實(shí)現(xiàn)光伏的最大化自發(fā)自用。同時(shí)，對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)來說，當(dāng)加油站或者服務(wù)區(qū)具備峰谷電價(jià)時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)谷電峰用，降低站內(nèi)的用能成本。
（四）安全保障措施
加油站初始線路連接不平衡，導(dǎo)致三相電流差過大，從加油站負(fù)荷狀況能夠看出只有三相電動(dòng)機(jī)才使三相電流相等。而站級(jí)電器多數(shù)屬于單相用電設(shè)備，要靠設(shè)計(jì)、施工時(shí)合理安排各相上的用電器功率，達(dá)到三相負(fù)荷基本相等。即使這樣，不同用電設(shè)備開啟和工作持續(xù)時(shí)間不同，多數(shù)情況下，加油站三相之間電流相差很大。帶來的危害主要有以下幾個(gè)方面。
1）因各種原因出現(xiàn)接地電阻變大時(shí)容易出現(xiàn)“零點(diǎn)漂移”，用電器外殼莫名帶電，電流小的一相電壓升高燒壞用電設(shè)備。
2）電流大的一相容易過載，負(fù)載能力降低，中性線上產(chǎn)生過大電流，電路和變壓器損耗和老化加劇。
3）由于交流電中性點(diǎn)接地，因此每一路相線與大地都構(gòu)成回路，人員一旦觸摸到相線或產(chǎn)生“零點(diǎn)漂移”的中性線即可導(dǎo)致觸電。近年，發(fā)生多次因施工改造打電鉆時(shí)碰到埋墻或埋地線路引起的觸電亡人事故。
4）目前國內(nèi)外多起儲(chǔ)能電站（鋰電）火災(zāi)問題頻發(fā)。項(xiàng)目實(shí)施后交流側(cè)三相電流數(shù)值基本相等，杜絕了三相不平衡、接地不佳導(dǎo)致的“零點(diǎn)漂移”，直流輸入沒有零線，因此，也就不存在“零地”電壓，無需再費(fèi)時(shí)費(fèi)力去解決“零地”電壓的問題。同時(shí)蓄電池直接并聯(lián)在負(fù)載端，當(dāng)停電時(shí)確保供電的不間斷，不存在相位、相序、頻率需同步的問題，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單很多，可靠性大大提高。直流電源模塊所產(chǎn)生的效率平均在92%以上，就算模塊使用率達(dá)到40%，其效率也可達(dá)到91%以上。杜絕感應(yīng)電、雜串電流。高達(dá)40 kA輸入端口的防雷設(shè)計(jì)，大大降低雷擊的是效率；與大地“全隔離”杜絕單項(xiàng)觸電。寬電壓260～530 V的輸入范圍，減少“膚集效應(yīng)”線路安全系數(shù)提升。采用的釩電池本體安全不可燃，無燃爆風(fēng)險(xiǎn)，被公認(rèn)為大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)的首選。
（五）屋頂光伏模塊設(shè)計(jì)
綜合光伏屋頂電站所在地理位置、后期維護(hù)及投資成本考慮，全部組件建議選用固定安裝方式。屋頂光伏預(yù)計(jì)可安裝271塊550 Wp光伏組件，合計(jì)裝機(jī)容量為149.05 kWp。光伏陣列實(shí)施的傾斜角度最佳受制于諸多因素，例如實(shí)施位置、當(dāng)?shù)靥栞椛淙甑姆植肌⑸⑸漭椛鋵?duì)比直接輻射、特殊的場(chǎng)地要求等。由于目前不清楚屋頂?shù)臓顩r，前期先按照平屋頂進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度，綜合考慮當(dāng)時(shí)的風(fēng)力等級(jí)，本項(xiàng)目按照最佳發(fā)電量確定光伏組件傾角，根據(jù)軟件模擬確定為15°（見圖2）。
圖2 光伏組建傾角計(jì)算示意
本工程屋頂光伏3處位置，裝機(jī)容量合計(jì)149.05 kW左右，因此選用二個(gè)50 kW的組串式逆變器，一個(gè)30 kW組串式逆變器。依據(jù)《光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50797—2012）6.4.2小節(jié)的公式：
按照以上要求完成對(duì)光伏組件的接入，具體組件的串并聯(lián)方式以實(shí)際情況為準(zhǔn)。太陽能電池實(shí)施前必須要確認(rèn)前、后排的陽光遮擋因素，需要計(jì)算和確定電池方陣之間的距離或和建筑物之間的距離。一般按所在地光照時(shí)間來確認(rèn)：冬天早晨9:00—15:00（時(shí)間為真太陽時(shí)）的時(shí)間段內(nèi)，太陽能電池陣列不應(yīng)被遮擋。在具體建設(shè)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際屋頂建筑圖和屋頂障礙物信息，分析屋面陰影遮擋情況，盡量避開屋面陰影遮擋部分取鋪設(shè)光伏組件，以此提高整個(gè)光伏系統(tǒng)的發(fā)電量。屋頂光伏采用AC 380 V接入，光伏組件經(jīng)過串聯(lián)后，通過逆變器進(jìn)行逆變，之后直接并網(wǎng)接入戶外配電柜A 380 V交流配電系統(tǒng)。屋頂光伏系統(tǒng)裝機(jī)容量為149.05 kWp，傾角按照15°考慮，結(jié)合當(dāng)?shù)靥柲苋照蛰椛淝闆r，年利用小時(shí)數(shù)約為1095 h，根據(jù)日照小時(shí)數(shù)來計(jì)算發(fā)電量，149.05 kWp的屋頂光伏日均發(fā)電量為419 kWh 左右，年均發(fā)電量為15.29×104 kWh左右（見表1）。
表1 站級(jí)光伏系統(tǒng)組建年衰減率及發(fā)電量測(cè)算表
（六）一體化儲(chǔ)能模塊設(shè)計(jì)
本項(xiàng)目配置的儲(chǔ)能系統(tǒng)為戶外一體機(jī)，戶外儲(chǔ)能柜直接從新增的戶外交流配電柜進(jìn)行取電。本項(xiàng)目儲(chǔ)能系統(tǒng)省去了儲(chǔ)能集裝箱，可大幅降低儲(chǔ)能系統(tǒng)的整體造價(jià)，提高儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。項(xiàng)目單套分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)容125 kW/500 kWh。本項(xiàng)目配置2套戶外分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)，儲(chǔ)能系統(tǒng)容量為共計(jì)250 kW/1000 kWh。儲(chǔ)能設(shè)備采用模塊化設(shè)計(jì)，儲(chǔ)液罐、電解液、電堆、水冷機(jī)組、循環(huán)泵等，層次分明、結(jié)構(gòu)清晰、功能完善，應(yīng)包含完善的液流儲(chǔ)能模塊、電池管理系統(tǒng)（BMS）、空調(diào)及溫控系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、應(yīng)急系統(tǒng)、、接地保護(hù)裝置、接地故障探測(cè)裝置等（見圖3）。
圖3 戶外光儲(chǔ)能模塊設(shè)計(jì)
本項(xiàng)目選用全釩液流儲(chǔ)能電池，具有高功率密度、高循環(huán)次數(shù)、高放電深度、高安全性、工作溫度范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，是目前本質(zhì)安全的儲(chǔ)能載體。本項(xiàng)目儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)如圖3所示，由電池箱體電氣柜構(gòu)成，電池箱體里安裝儲(chǔ)液罐、電解液、電堆、水冷機(jī)組、循環(huán)泵等、一套BMS以及1個(gè)高壓箱體組成，電池箱體滿足IP54防護(hù)等級(jí)，電氣柜滿足IP20防護(hù)等級(jí)。儲(chǔ)能電池在工作的過程中對(duì)于環(huán)境有一定的要求，需要保證一下基本條件：電池系統(tǒng)需要安裝在集裝箱體，防止雨淋或暴曬；環(huán)境溫度控制在-10℃～50℃；要保持室內(nèi)干燥及潔凈。儲(chǔ)能系統(tǒng)由儲(chǔ)能電池、儲(chǔ)能ACDC、電池管理系統(tǒng)（BMS）、能量管理系統(tǒng)（EMS）構(gòu)成。儲(chǔ)能電池通過儲(chǔ)能ACDC完成DC/AC變換后接入交流母線，現(xiàn)能量的存儲(chǔ)和釋放。ACDC儲(chǔ)能控制電池完成充放電動(dòng)作：在其充電狀態(tài)下，作為整流裝置將其電能從交流變化成直流存到儲(chǔ)能電池中；在放電狀態(tài)下，ACDC作為逆變裝置將其儲(chǔ)能電池中儲(chǔ)存的電力能源又從直流電變?yōu)榻涣麟?，支撐加油站日常?fù)載運(yùn)行。BMS通過能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)控儲(chǔ)能電池的狀態(tài)，例如電壓、電流和溫度等，把主要數(shù)據(jù)傳到EMS，而EMS通過儲(chǔ)能系統(tǒng)中的充放電過程進(jìn)行有效的協(xié)調(diào)管理，規(guī)避了欠壓和過壓、過流等故障的發(fā)生，與此同時(shí)也具備了充放電管理均衡功能。
（七）充電樁系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本項(xiàng)目加油站充電系統(tǒng)整體規(guī)劃，建設(shè)10×120 kW雙槍直流充電樁，結(jié)合加油站大功率充電需求，現(xiàn)按需配置4臺(tái)120 kW雙槍直流大功率快充充電樁（見圖4），滿足加油站現(xiàn)階段及未來發(fā)展新能源汽車的充電需求。
圖4 4臺(tái)120 kW雙槍直流大功率快充充電樁安裝示意
四、光儲(chǔ)能加油站的效益分析
1）光伏模塊投資回報(bào)。根據(jù)光儲(chǔ)能加油站系統(tǒng)光伏模塊設(shè)計(jì)，平均單站光伏系統(tǒng)成本為120.67萬元（不包含車棚建設(shè)費(fèi)用），25年平均年實(shí)際輸出電量為302000 kWh，所產(chǎn)生電量直接在峰時(shí)和平時(shí)由站內(nèi)消納，多出電量可以并網(wǎng)。
2）儲(chǔ)能模塊投資回報(bào)。儲(chǔ)能模塊整體投資約為335萬，儲(chǔ)量為750 kWh，滿足沖放兩次要求，峰時(shí)放電價(jià)格為0.956元/kWh，24小時(shí)收益582元（見表2）。
表2 加油站儲(chǔ)能模塊投資回報(bào)
3）碳中和效益。
碳中和方面，按照年發(fā)電1×104 kWh計(jì)算，標(biāo)準(zhǔn)煤、碳粉塵、CO2、SO2等指標(biāo)總減排量達(dá)到12562.49 t,相當(dāng)于種植了4081棵樹（見表3）。
表3 光儲(chǔ)能加油站碳中和效益
光儲(chǔ)能一體化運(yùn)行中，涉及光伏、儲(chǔ)能模塊的投資，其中光伏模塊投資成本約為120萬元，儲(chǔ)能模塊投資成本約為335萬元，按照余電上網(wǎng)模式運(yùn)行每年產(chǎn)生凈收益為40萬元左右，單站11年左右可收回成本。具體計(jì)算如下：
總成本：1206700+3350000=4556700元；
年總凈收益：192800+212430=405230元；
投資回報(bào)年限：4556700/405230=11.24年。
五、結(jié)語
2020年11月，國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021－2035年）》明確指出，鼓勵(lì)“光儲(chǔ)充放”（分布式光伏發(fā)電—儲(chǔ)能系統(tǒng)—充放電）多功能綜合一體站建設(shè)。目前在“雙碳”目標(biāo)的大背景下，建設(shè)以“零碳”加油站、“零碳”服務(wù)區(qū)為主體的新模式已經(jīng)成為了高速公路服務(wù)區(qū)、加油站等轉(zhuǎn)型升級(jí)的必然路線，以適配新目標(biāo)下的交通運(yùn)輸各部門的階段性方向。現(xiàn)階段，主要能源供應(yīng)企業(yè)都在堅(jiān)定不移邁向“凈零”排放，加快推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，爭(zhēng)先全力打造世界領(lǐng)先潔凈能源化工公司，加快向“油氣氫電服”綜合能源服務(wù)商轉(zhuǎn)型，鍛造強(qiáng)韌高效的產(chǎn)業(yè)鏈，光儲(chǔ)能技術(shù)必將引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)整體升級(jí)。
