某工業園區風光儲充一體化典型項目分析

摘" 要：該文對上海某工業園區風光儲充一體化電站項目進行剖析，通過項目的研究背景、政策條件、項目概況、建設條件和系統主要構成，及區域虛擬電廠的平臺架構如何耦合單元項目，從技術角度梳理從項目級能源數據管理平臺到區域范圍虛擬電廠架構的各個層級及環節，形成可復制的區域虛擬電廠典型范例。虛擬電廠將聚合各企業項目級能源數據管理平臺，開展需求響應，實現能源的靈活調度。為企業降本增效，挖掘綠色價值的同時，助力解決各地區、各省市乃至全國范圍內電力電量不平衡問題。

關鍵詞：風光儲充一體化電站；虛擬電廠；單元項目；區域架構；典型項目

中圖分類號：TP392" " " "文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2025）05-0117-04

Abstract： This paper analyzes the wind， solar， storage and charging integrated power station project in an industrial park in Shanghai. Through the project's research background， policy conditions， project overview， construction conditions， main system composition， and how the platform architecture of the regional virtual power plant couples the unit project， it is sorted out from a technical perspective. Various levels and links from the project-level energy data management platform to the regional-wide virtual power plant architecture are formed to form a replicable typical example of a regional virtual power plant. The virtual power plant will aggregate project-level energy data management platforms of various enterprises to respond to demand and achieve flexible energy scheduling. While reducing costs and increasing efficiency for enterprises， exploring green value， it also helps solve the problem of power imbalance in various regions， provinces and cities and even the country.

Keywords： wind， solar storage and charging integrated power station; virtual power plant; unit project; regional architecture; typical project

黨的二十大報告指出：“積極穩妥推進碳達峰碳中和……立足我國能源資源稟賦，堅持先立后破，有計劃分步驟實施碳達峰行動?！睘槿尕瀼匦掳l展理念，做好碳達峰碳中和工作，各省市、各行業實施方案相繼出臺，路徑和分階段目標逐步明確。

近年，我國南方地區經濟增長加快，高新技術產業進一步向南方地區聚攏，用電量激增，而我國資源優勢地區大多集中在北方晉、陜、蒙、新一帶，煤炭產量占全國86%[1]，風、光資源優勢明顯。同時，各省均有不同的電力電量不平衡問題，急需考慮如何調節各省內用電靈活性，解決電力電量時空錯配難題。各省紛紛出臺分時機制，逐步拉大峰谷電價差，吸引用戶側儲能項目開發，采用“削峰填谷”模式，為電網運行提供調峰、需求響應等服務，緩解省內電力電量不平衡現狀[1]。上海作為特大城市，地區經濟發達，用電負荷高，且各行業信息化、智能化、智慧化水平始終處于國際市場的先進行列，具有得天獨厚的地域優勢。

該風光儲充一體化項目通過新型信息采集技術，對現有資源進行高效開發，并以單元項目為依托，設置項目級能源數據管理平臺，打通通信渠道，聚合數據信息，接入區域虛擬電廠管理平臺，用全新智能體系，助力緩解所在區域電力電量平衡[2]。

1" 項目概況

隨著上海市2023年一般工商業峰谷電價政策的發布，企業生產用電成本進一步提高，急需對園區進行節能改造，提高可再生能源利用率，降低企業用電成本，挖掘企業綠色價值。

項目位于上海市某區沿海工業開發區內，為企業金屬加工車間及物流倉儲園區。經研究，項目所在區域屬于太陽能資源“豐富區”，沿海地區風資源條件優渥，且上海市峰谷電價差進一步拉大，適宜建設分布式風光儲充一體化電站項目。

利用廠區內在建廠房、新建車棚進行風光儲充一體化電站項目建設，并接入廠區內配電系統，其中光伏電站容量為848.1 kW，風電容量1 kW，儲能容量200 kW/400 kWh，充電樁容量140 kW。

2" 建設條件分析

2.1" 園區現狀條件分析

該園區用地面積約48畝（1畝約等于667 m2，下同），總建筑面積約30 000 m2，園區東南側均為市政道路，周邊建筑對園區無明顯遮擋。

建筑物情況：園區內現狀建筑（構）物12座，其中甲類倉庫、危廢庫、污水處理站、消防泵房和門衛等6座輔助用房均為建筑高度10.0 m以下單層建筑，建筑面積均不大于550 m2，且分布于園區北側及主要建筑群中，受到周邊建筑遮擋影響較大，不宜用作分布式光伏的建設主體；油性車間、粉體車間、公用工程樓、綜合樓、丙類倉庫和水性車間等6座主要生產建筑，建筑高度12.0 m至20.0 m不等，除去建筑本身女兒墻、天窗、出屋面樓梯間、設備間及屋頂露天設備等局部遮擋外，各建筑之間不存在大面積相互遮擋現象。

屋頂情況：該園區建筑物屋頂面積合計約12 000 m2，其中6座主要生產建筑屋頂面積合計9 650 m2，除丙類倉庫為輕鋼屋面結構外，其余建筑的屋頂結構形式均為混凝土框架結構，由于該園區為建筑主體設計及屋頂分布式光伏設計同步進行，結構設計均已提前考慮光伏組件荷載，本項目不考慮結構加固，但要求業主后期委托具有安全檢測資質的第三方對原建筑結構進行鑒定。

停車庫：露天集中式停車庫位于園區南側，東南方向均為市政道路，有良好的光條件，擬新增光伏車棚約1 300 m2、充電樁及儲能裝置。

2.2" 分布式光伏政策條件分析

國家能源局綜合司于2021年11月發布的《關于加強分布式光伏發電安全工作的通知（征求意見稿）》中提到：分布式光伏發電項目建設單位在開展項目選址時，要綜合分析區域內氣象地質條件及所利用建筑物的建成年限、結構類型、承重荷載、風荷載、雪荷載、使用功能、周邊環境、安全距離、消防救援能力等因素，有效規避自然災害、火災、爆炸、坍塌等安全風險。嚴禁利用火災危險性類別為甲類、乙類的建筑物建設分布式光伏發電項目，利用此類建筑物附近的其他建筑物或場地建設分布式光伏發電項目的，嚴格執行GB 50016—2014《建筑設計防火規范》，保證防火間距不小于30.0 m，必要時加大防火間距。

根據《建筑設計防火規范》3.1條火災危險分類，園區主要生產建筑物中，油性車間火災的危險性為甲類，粉體車間的火災危險性為乙類，公用工程樓、丙類倉庫、水性車間和綜合樓的火災危險性較小，其屋頂可用于屋頂分布式光伏建設。

2.3" 太陽能資源分析

本工程光伏電站廠址位于上海市，地處北亞熱帶季風區，氣候溫和濕潤、光照充足，降水豐沛，四季分明。根據中國氣象局風能太陽能中心于2024年2月發布的《2023年中國風能太陽能資源年景公報》，該地區多年平均年日照時數為2 014 h左右，多年平均太陽輻射量在4 561 MJ/m2左右，屬我國太陽能資源四類區域，比較適合建設太陽能光伏發電項目。項目所在沿海地區年平均太陽總輻射為1 267 kWh/m2。根據GB/T 37526—2019《太陽能資源評估方法》等級劃分標準區劃結果，該地區處于太陽能“資源豐富”區域。

2.4" 電價策略分析

根據該用戶與電網結算執行的電價模式（一般工商業，兩部制，10 kV），結合上海市2023年一般工商業峰谷電價政策如圖1所示，分析確定儲能系統運行方式。

由此可見，項目所在地工商業峰谷電價差讓儲能系統具有“每日兩充兩放”條件，在時段“00：00—05：59”和“15：00—16：59”實現了填谷，在時段“08：00—09：59”和“19：00—20：59”具體運行時間見表1，實現系統穩定運行和能源高效利用[3]。

3" 系統主要構成

綜合以上條件，并通過技術與經濟綜合比較，結合屋頂結構形式與面積等因素，本項目新建：光伏電站容量為848.1 kW；風電容量為1 kW；儲能容量為200 kW/400 kWh；充電樁容量為140 kW；接入企業能源數據管理平臺。

3.1" 屋頂分布式光伏

本項目光伏電站總容量為848.1 kW，其中屋頂分布式光伏564.85 kW，利用廠區綜合樓、公用工程樓、水性車間和丙類倉庫建設屋頂分布式光伏電站。屋頂組件排布避開屋頂女兒墻、風機、氣窗的陰影遮擋，排布整齊合理，留有檢修通道，走道設計寬度均不低于0.4 m。

太陽電池支架單元的布置考慮前、后排及周圍的陰影遮擋問題，通過計算確定屋頂光伏陣列與建筑物的距離。確定原則為冬至日當天9：00—15：00（真太陽時）的時間段內，光伏陣列不被遮擋。

3.2" 光伏車棚

本項目利用在建露天小汽車停車場建設283.25 kW光伏車棚。

光伏車棚采用鋼結構，由柱、主梁、檁條和組件構成。根據停放的車輛類型、尺寸，結合場地條件采用不同的車棚尺寸。

3.3" 小微風機

本項目安裝示范性小微風機，裝機容量合計1 kW，安裝地點選擇綜合樓及公用工程樓屋頂，各安裝1臺500 W垂直軸風電機組。其中，綜合樓屋頂小微風機面向園區主入口，公用工程樓屋頂小微風機面向園區所在路段沿街立面，風機造型簡潔大方，強調先進復雜技術，關注建筑美學要求[4]。

3.4" 儲能電站

本項目工程儲能系統容量為200 kW/400 kWh，選用磷酸鐵鋰儲能模塊機，運行方式為每日“兩沖兩放”，設計年運行天數為300 d。安裝地點為停車場東南角。電氣平面布置力求緊湊合理，出線方便，減少占地面積，節省投資。區域內包含2臺儲能模塊機（100 kW/200 kWh），儲能并網柜布置安裝于車間低壓配電室內。

3.5" 充電樁

本項目充電樁安裝容量為140 kW，安裝20臺7 kW交流充電樁，與儲能電站互聯，供區域內電動汽車充電使用，安裝地點選擇在小停車場南側停車位，就近消納光伏車棚所發電量。

3.6" 接入企業能源數據管理平臺

本項目設置項目級能源數據管理平臺，采用企業系統標準數據采集器、邊緣控制器、智能網關等，采集并聚合光伏、風機、儲能和充電樁等能源系統數據上送至本企業能源數據管理平臺，如圖2所示。平臺將助力構建能源管理策略，實現風光儲充系統能量平衡及有效利用[5]。

通過使用數據采集器、邊緣控制器等采集終端，實現了終端設備層能源設備的“聚合”功能；通過利用智能網關、數據傳輸模塊等通信設備，實現了能源設備的“通信”功能。虛擬電廠的核心是“聚合”和“通信”，通過通信手段將各種分布式資源（終端能源設備）聚合成一個滿足電力系統要求、能可靠并網的整體，使其表現出和傳統電廠類似的參數特性。

企業能源數據管理平臺通過平臺管理層的服務器與區域虛擬電廠管理平臺進行數據通信，通過搭建電力需求響應平臺，一方面通過負荷集成，優化聚合資源，實現管理各個用電設備的數據上傳和執行反饋，以及需求傳遞和策略下達，另一方面可以與電網的調度系統對接，實現電能量市場交易、參與需求響應和輔助服務等場景應用。

4" 區域虛擬電廠平臺架構

本項目作為該企業下的單元項目，建設項目級能源數據管理平臺，通過其所屬的企業級能源數據管理平臺進行數據信息的聚合管理。同時，企業平臺與第三方服務機構打造的區域虛擬電廠能源管理平臺形成互聯通信，與該虛擬電廠形成調度交易、聚合調控及資源接入。

該虛擬電廠向上接受電網調度指令、向下對簽約用戶進行調度管理，參與電力交易及電力輔助服務等功能。在電力公司發布需求響應事件后，虛擬電廠通知各企業用戶聯絡人在規定時間內申報當次可響應量，企業平臺隨即向項目級能源數據管理平臺下發調度目標、調度計劃及調度指令，迅速開展需求響應。項目級能源數據管理平臺的建設，有效協助企業平臺快速向虛擬電廠作出反饋[6-7]。

5" 項目新技術運用

本項目涉及現有建筑屋頂光伏組件布置，采用無人機航拍技術，解決該工程范圍大、屋頂多、屋面資料不齊全等問題。通過無人機航拍掃描，快速收集屋頂三維信息，識別屋頂障礙物、計算陰影遮擋，篩選屋頂可鋪設范圍，實現屋頂光伏組件自動排布設計，提高區域范圍內屋頂分布式光伏鋪設的科學性、精準性和可實施性。

目前該技術受到項目地理位置限制，人工成本較高，尚未在分布式屋頂光伏項目中大規模推廣使用，既有建筑屋面信息采集如何降本增效依然是項目開發的重點、難點問題。

6" 結論

本項目是一個典型工商業園區風光儲充一體化改造項目，包含了風電、光伏、儲能、充電樁以及能源數據接入企業管理平臺等建設內容，最后與區域虛擬電廠互聯通信，將能源進行區域范圍內的統一調度并參與需求響應。隨著虛擬電廠模式的成熟和規模的普及，企業通過建設項目級能源數據管理平臺，聚合企業運營能源數據，能夠幫助企業通過更多途徑獲得更多收益，減輕碳市場帶來的成本壓力，實現降本增效，成長為所在企業長期盈利點[8]。

本項目運營后，光伏組件所發電量由項目所在企業生產經營消納，每年為企業節約15%用電成本，并通過虛擬電廠參與需求響應，獲取額外補貼收益。本項目為區域虛擬電廠搭建了值得復制推廣的典型范例，加快電網公司、能源企業、用電企業的能源轉型升級；虛擬電廠還將通過對用電企業能源數據的聚合，加速推進新型電力系統建設和新能源城市建設，助力解決各地區、各省市乃至全國范圍內電力電量不平衡問題，實現經濟、社會和環境的協調發展。

參考文獻：

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