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光储充一体化充电站电站状态评估

随着“碳达峰、碳中和”目标的逐步落实，新能源汽车作为新能源

产业的重要组成部分，是我国重要战略新兴产业，对实现“碳达峰、

碳中和”目标具有重要的作用，而作为新能源汽车配套产业的充电桩

行业也迎来新的发展机遇。光储充一体化充电站在可再生能源利用、

储能技术应用与智慧充电桩技术应用方面高度结合，利用储能系统在

夜间进行储能，在充电高峰期间通过储能电站和市电网一同为充电站

供电，既实现了削峰填谷，又能节省配电增容费用，同时能有效解决

新能源发电间歇性和不稳定等问题。而且伴随着理念与技术的不断创

新，光储充一体化电站也必将向更环保、更便捷、更安全等方面逐步

展开，成为电动汽车充电站建设的创新尝试。

在电动汽车和充电桩发展极不平衡的背景情况下，电动汽车充电

站成为制约电动汽车发展的关键因素之一。如何更加充分地利用土地

及可再生资源，如何提高可再生能源的利用率以及综合能源利用效率

成为重中之重，利用光伏发电和蓄电池储能技术，建设光储充一体化

充电站为电动汽车供能成为新的发展思路。因此亟需要对光储充一体

化电站的系统构成、配电形式、工作原理进行全面的分析研究，为光

储充一体化电站系统的规划建设提供科学合理的指导。

光储充一体化电站能够利用储能系统在夜间进行储能，充电高峰

期间通过储能电站和电网一同为充电站供电，既实现了削峰填谷，又

能节省配电增容费用，解决了在有限的土地资源上同时发电和充电的

难题，同时能有效解决新能源发电间歇性和不稳定等问题。以“光储

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充”一体化电站为代表的“绿电”被视为推动交通运输领域从“低碳”向

“脱碳”发展的重要措施，也正在从地区性示范运营走向大规模商用落

地。与此同时，大规模的光储充一体化电站运维则成为一大难题。

光伏发电系统状态评估

我国光照资源丰富，2021年我国新增光伏发电并网装机容量约

5300万kW，截至2021年底，我国光伏发电并网总装机容量达到

3.06亿kW。西北地区是我国光照资源最丰富的地区，然而这些区

域也是典型的风沙大、扬尘多的缺水地带。长时间运行后灰尘覆盖在

光伏电池板表面形成积灰，积灰给光伏电站的运行带来多重危害：同

等气象条件下发电量减少，降低光伏板使用寿命，侵蚀钢化玻璃表面。

所以光伏板积灰状态的实时监测具有显著的安全、经济效益。尽管清

洗可以有效地去除积灰，但是光伏板积灰到何种程度开始清洗仍无法

定量确定。目前主要研究结果在于说明光伏板积灰密度与发电效率损

失的关联度，光伏板积灰程度暂无有效的评估方法。针对光伏板积灰

影响的状态监测与清洗周期优化问题，本文提出了积灰工况下光伏板

发电效率在线计算方法，构建积灰对电功率损失率影响的动态特性预

测模型，以年累计电量损失费与清洗维护费之和最小化来确定光伏板

最佳清洗周期，在最佳清洗时间点采用光伏板清洁机器人清洗。同时，

实时监测光伏板的健康状态，实现光储充一体化电站光伏发电系统全

面的自动化运维。

依据国标GB/T39857-2021算法，光伏组件转换效率为：

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光伏板积灰沉积随时间的变化符合渐近型曲线，众多的实际现场

观测数据也再次证明，电功率损失随积灰时间变化遵循渐近型时变特

性，即电功率损失率与积灰时间的时变预测模型为：

光伏板清洗周期优化需要考虑两个方面：①清洗周期过大，过

多的灰尘沉积大幅度降