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光伏并網箱 新聞資訊 光伏并網柜 行業應用

光伏一次設備預制艙在高速公路服務區的應用:充電設施供電

2025年06月10日

一、應用背景與需求分析

高速公路服務區充電設施具有用電負荷集中、峰谷差大、電網接入成本高的特點。傳統電網供電面臨兩大痛點:


  • 電力擴容壓力:單個服務區充電樁功率通常達 60kW~180kW(如直流快充樁),集群式部署需新增變壓器,投資成本高;

  • 新能源消納需求:交通運輸領域碳減排政策推動下,服務區需實現 “綠電” 自給,降低對傳統電網依賴。


光伏一次設備預制艙通過模塊化發電 - 配電集成,可直接為充電樁供電,兼具以下優勢:


  • 就地消納光伏電力,減少長距離輸電損耗;

  • 與儲能系統聯動,平抑充電負荷波動;

  • 支持離網 / 并網雙模式運行,適應偏遠服務區電網薄弱場景。

二、預制艙系統架構與設備配置

(一)核心設備集成方案
設備類型功能描述典型配置參數
光伏陣列轉換太陽能為直流電能,采用高效單晶 / 雙面雙玻組件單艙容量 50kW~200kWp,配置跟蹤支架(提升發電量 15%~20%)
匯流與逆變直流匯流、MPPT 控制及交直流轉換直流匯流箱:16 路輸入,具備防反接保護;逆變器:三相并網型,效率≥98.5%
變壓器升壓至 380V/10kV,匹配充電樁及電網電壓等級干式變壓器,容量 100kVA~500kVA,短路阻抗≤4%,防護等級 IP23
高低壓配電并網開關、保護裝置及負載分配高壓側:10kV 真空斷路器 + 避雷器;低壓側:塑殼斷路器 + 浪涌保護器(In≥100kA)
儲能系統平滑功率波動,存儲余電供低谷時段使用鋰電池組:容量 50kWh~200kWh,充放電效率≥90%,循環壽命≥6000 次(80% DOD)
(二)艙體設計關鍵參數
  • 空間布局:采用 30 英尺標準集裝箱改造(尺寸 9.5m×2.8m×3.2m),設備分區布置(光伏區、變流區、配電區),預留 1.2m 檢修通道;

  • 環境適應性

    • 溫濕度控制:內置空調(-25℃~+55℃運行)+ 除濕機(濕度≤95% RH);

    • 防護等級:IP65,抗風壓≥1.2kPa,抗震烈度≥8 度;

    • 降噪設計:艙體隔音棉 + 風機消音器,距艙體 1m 處噪聲≤65dB。

三、充電設施供電技術方案

(一)能量管理策略
  1. 優先供電邏輯

  2. 負荷削峰填谷

    • 白天(8:00-20:00):光伏優先供電,余電存儲;

    • 夜間(20:00-8:00):儲能放電滿足基礎充電負荷(如慢充樁),快充負荷由電網補充。

(二)并網與離網切換控制
  • 并網模式:符合 GB/T 19964-2012 標準,支持低電壓穿越(LVRT),電網故障時 0.5s 內切離;

  • 離網模式:儲能系統作為主電源,維持充電樁供電(支持至少 2 小時應急充電),適用于電網檢修場景。

(三)充電樁協同控制
  • 功率分配算法:根據光伏實時功率與儲能 SOC 動態調整充電樁輸出:

    • 當光伏功率≥50% 負荷時,優先分配快充樁(100kW 以上);

    • 當光伏功率<30% 負荷時,限制快充樁功率至 50%,保障供電持續性。

四、典型應用場景與效益分析

(一)場景 1:新建服務區 “光儲充” 一體化
  • 配置案例:某高速公路服務區部署 200kWp 預制艙 + 100kWh 儲能,配套 10 臺 60kW 直流充電樁:

    • 年發電量:約 26 萬 kWh,滿足 30% 充電需求;

    • 年省電費:約 20 萬元(按工業電價 0.8 元 /kWh 計算);

    • 碳減排:年減少 CO?排放 208 噸。

(二)場景 2:老舊服務區電力擴容改造
  • 痛點解決:原服務區變壓器容量不足,新增預制艙后:

    • 無需擴容電網,直接為充電樁供電;

    • 峰荷時段(如節假日)光伏 + 儲能承擔 60% 負荷,緩解電網壓力。

(三)經濟效益對比(10 年周期)
方案初始投資(萬元)年運維成本(萬元)年收益(萬元)投資回收期(年)
傳統電網供電15050-
光伏預制艙方案280825(電費節省 + 補貼)7.2

五、實施要點與標準規范

  1. 選址要求

    • 服務區開闊地帶,光伏陣列正南向布置,遮擋率<5%;

    • 距充電樁距離≤50m,減少線纜損耗(壓降≤3%)。

  2. 安全規范

    • 接地系統:獨立接地網,接地電阻≤4Ω;

    • 消防配置:七氟丙烷氣體滅火系統,溫感 + 煙感聯動。

  3. 通信與監控

    • 內置邊緣計算單元(同前序設計),實時監測光伏效率、充電樁負荷;

    • 遠程運維平臺:支持 APP 查看發電量、故障預警,運維響應時間<30 分鐘。

六、發展趨勢與拓展應用

  • 車網互動(V2G)融合:預制艙未來可接入電動車反向供電(V2G),服務區停電時充電樁變身為應急電源;

  • 多能互補模式:結合地源熱泵、風能等,打造 “零碳服務區”,適配《交通領域碳達峰實施方案》要求。


通過光伏一次設備預制艙的模塊化部署,高速公路服務區可實現充電設施的綠色供電轉型,同時為智慧交通與新能源協同發展提供示范場景。實際應用中需結合服務區車流量、當地光照資源(如年等效利用小時數)優化系統配置,化投資效益。


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