摘 要：隨著工商業用戶對供電連續性、用能經濟性和系統安全性的要求不斷提高，具備多能源協同能力的光儲柴一體化系統正成為高可靠供電場景的重要技術路線。本文圍繞 Acrel-2000ES 能量管理系統在光儲柴系統中的應用，提出一套融合 STS/ATS 協同切換、并離網一體化控制的綜合解決方案，實現“并網降本增效、離網穩定保供、故障快速切換”的運行目標。工程應用表明，該方案能夠提升新能源消納能力與系統運行穩定性，降低綜合用能成本，兼顧可靠性與經濟性，適用于園區、制造業及弱電網等多類用能場景，具備良好的工程推廣價值。

關鍵詞：光儲柴一體化；Acrel-2000ES；STS/ATS協同切換；并離網控制；能量管理

1、概述

在全球能源結構轉型與電力需求持續增長的背景下，工商業及弱電網場景對供電連續性的依賴不斷增強，市電波動、短時停電或限電等問題會直接影響生產節拍與關鍵負荷安全；同時，柴油發電作為應急手段普遍存在運行成本高、維護工作量大等問題，推動用戶向“光伏 + 儲能 + 柴發”的多能互補形態升級。光儲柴一體化系統雖具備較好的應用前景，但在配有 STS（靜態轉換開關）/ATS（自動轉換開關） 的復雜供電拓撲下，仍普遍面臨以下痛點與挑戰：

（1）主備電源切換與運行工況耦合復雜：市電、柴發、光儲側能量流相互影響，若僅依賴人工經驗或分散控制，容易出現切換時機不當、工況判斷滯后等問題，影響供電連續性與設備安全。

（2）并離網運行模式協同難度大：STS 側并離網狀態變化快，系統需要在并網與離網工況下保持控制策略一致性與執行可靠性；若控制鏈路不清晰，易出現功率分配不合理、柴發啟停與儲能放電節奏不匹配等情況。

（3）多能源經濟性難以兼顧：在并網階段若缺乏統一能量管理，柴發可能長時間低效運行或頻繁啟停；離網階段若光、儲、柴協同不足，則柴油占比偏高、整體用能成本難以下降。

（4）多機并聯協同與通信可靠性要求高：多臺光儲柴單元并聯運行時，對實時數據一致性、主機與從機協同策略及異常工況下的容錯能力要求更高；若通信或策略不善，可能出現功率分配偏差、SOC 分化、單機異常影響整體運行等風險。

（5）統一監控與運維能力不足：光伏、儲能、PCS、柴發及 STS/ATS 狀態分散在不同子系統，若缺少集中監視、告警聯動與策略閉環，現場排障效率低，難以及時定位切換異常、柴發未按預期投入、儲能支撐不足等關鍵問題。

2、項目情況

該光儲柴系統為直流耦合架構，系統原理圖如圖1所示，光伏經DC/DC接入直流母線，儲能經高壓箱接入直流母線，直流側統一經過PCS逆變后接入交流母線。交流側接有STS實現并網/離網工況切換，依托靜態切換開關的高速切換能力，系統可實現20ms內無縫切換，有效降低切換工程中對關鍵負荷的電壓擾動與供電中斷風險，保障連續穩定供電。現需求通過一套能量管理系統，對光伏、儲能、PCS、柴發及關鍵切換設備狀態進行統一監視與協調控制，并可接入柜體動環相關信號（如消防、溫濕度與通風散熱等），實現運行狀態聯動與告警管理。

項目控制目標為：并網時按“光伏優先、市電補充、儲能調節”運行，結合公共連接點功率監測控制并網邊界，提升新能源消納并降低用電成本；離網時按“光伏優先、儲能支撐、柴發兜底”保障連續供電，當儲能SOC低于閾值時自動啟停柴發，維持系統穩定。系統支持多機并聯，由能量管理系統統一調度。

圖1光儲柴一體機系統原理圖

圖2 光儲一體機與STS/ATS柜實物圖

3、解決方案

為了實現客戶需求，光儲柴一體機柜內配置Acrel-2000ES儲能能量管理系統，該系統具有完那個善的儲能監控與管理功能，涵蓋了光伏、柴發、STS/ATS柜、儲能系統設備(PCS、BMS、電表、消防、空調等)的詳細信息，實現了數據采集、數據處理、數據存儲、數據查詢與分析、可視化監控、報警管理、統計報表等功能。在高級應用上支持能量調度，具備計劃曲線、光儲柴協同控制、并離網切換、備用電源等控制功能。系統對電池組性能進行實時監測及歷史數據分析、根據分析結果采用智能化的分配策略對電池組進行充放電控制，優化了電池性能，提高電池壽命。同時，采用通訊管理機實現數據上傳光儲云平臺，便于運營商在云平臺進行多站點的管理。

圖3安科瑞光儲柴一體化系統（STS/ATS）解決方案

圖4系統組網架構圖

表1產品清單

由于工商業場景對供電連續性和切換可靠性要求較高，在市電波動或異常工況下，需重點保障并離網平滑過渡與關鍵負荷不間斷供電。為應對“光儲+柴發+STS/ATS”協同運行中可能出現的風險，能量管理系統持續優化并完那個善了以下關鍵功能：

（1）SOC主動均衡：在多機協同運行過程中，通過動態分配策略調節各機組充放電狀態，保持SOC處于合理區間，降低SOC分化帶來的運行偏差，提升系統整體穩定性。

（2）并離網快速切換：依托STS快速切換能力并結合控制邏輯優化，實現并離網模式平滑轉換，切換時間可控制在20ms內，顯著提升關鍵負荷供電連續性。

（3）STS/ATS協同保供：通過STS與ATS聯動控制，在市電異常時快速完成供電路徑切換，實現主備電源有序接續，保障系統在復雜工況下穩定運行。

（4）故障自主隔離與保護：當系統中設備出現通信中斷或運行異常時，自動觸發保護機制，對異常單元進行快速隔離，降低單點故障對整體系統的影響。

（5）統一監視與運維支撐：系統對光伏、儲能、PCS、柴發及關鍵切換設備進行集中監視與告警管理，支持運行追蹤與故障定位，提升現場運維效率與系統可用性。

圖5 現場設備圖

4、方案效果

項目主機界面如圖6所示，通過Acrel-2000ES儲能能量管理系統可對光伏、儲能、PCS、柴發及STS/ATS關鍵設備進行統一監視與集中管理，自動完成光儲柴系統的協同控制。

在監測到市電正常時，系統進入并網運行狀態，優先利用光伏出力供給負荷，儲能按策略參與調節并保持合理SOC區間；當儲能達到設定目標后，系統以穩定控制方式維持備電能力，同時約束并網側功率邊界，降低反送電風險。

在監測到市電異常或中斷時，系統通過 STS 快速完成并離網切換，可實現 20ms內無縫切換，保障關鍵負荷連續供電。切換后由光伏與儲能優先支撐負荷，并實時監測SOC與負載變化；當SOC降至柴發啟動閾值時，系統自動啟動柴發，并由 ATS 完成主備電源切換，隨后按負荷與SOC狀態協調柴發和儲能出力，避免儲能過放。如圖9所示：運行過程中設置啟停回差，減少柴發頻繁啟停；當市電恢復且SOC回升至設定區間后，系統按順序退出柴發并恢復正常運行。

圖6 光儲柴能量管理系統主界面圖

圖7 儲能PCS功率變化曲線圖

圖8 光儲柴能量管理系統光伏界面圖

圖9 光儲柴能量管理系統策略界面圖

5、結語

光儲柴一體化系統通過配置 Acrel-2000ES 儲能能量管理系統，可實現光伏、儲能、柴發及 STS/ATS 的統一監視與協同控制，不僅能夠提高新能源消納水平，還可在電網波動或中斷場景下實現并離網平滑切換（可達20ms內無縫切換），顯著提升關鍵負荷供電連續性與系統可靠性。與此同時，依托多能源互補與智能調度，系統可在保障供電安全的前提下降低柴油依賴和綜合用能成本，提升整體運行經濟性。該方案具備良好的工程適配性與推廣價值，適用于園區、制造業及各類對供電可靠性要求較高的工商業場景，也可應用于弱電網、離網及供電條件復雜地區。