某工业园区风光储充一体化典型项目分析

摘" 要：该文对上海某工业园区风光储充一体化电站项目进行剖析，通过项目的研究背景、政策条件、项目概况、建设条件和系统主要构成，及区域虚拟电厂的平台架构如何耦合单元项目，从技术角度梳理从项目级能源数据管理平台到区域范围虚拟电厂架构的各个层级及环节，形成可复制的区域虚拟电厂典型范例。虚拟电厂将聚合各企业项目级能源数据管理平台，开展需求响应，实现能源的灵活调度。为企业降本增效，挖掘绿色价值的同时，助力解决各地区、各省市乃至全国范围内电力电量不平衡问题。

关键词：风光储充一体化电站；虚拟电厂；单元项目；区域架构；典型项目

中图分类号：TP392" " " "文献标志码：A" " " " " 文章编号：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

党的二十大报告指出：“积极稳妥推进碳达峰碳中和……立足我国能源资源禀赋，坚持先立后破，有计划分步骤实施碳达峰行动。”为全面贯彻新发展理念，做好碳达峰碳中和工作，各省市、各行业实施方案相继出台，路径和分阶段目标逐步明确。

近年，我国南方地区经济增长加快，高新技术产业进一步向南方地区聚拢，用电量激增，而我国资源优势地区大多集中在北方晋、陕、蒙、新一带，煤炭产量占全国86%[1]，风、光资源优势明显。同时，各省均有不同的电力电量不平衡问题，急需考虑如何调节各省内用电灵活性，解决电力电量时空错配难题。各省纷纷出台分时机制，逐步拉大峰谷电价差，吸引用户侧储能项目开发，采用“削峰填谷”模式，为电网运行提供调峰、需求响应等服务，缓解省内电力电量不平衡现状[1]。上海作为特大城市，地区经济发达，用电负荷高，且各行业信息化、智能化、智慧化水平始终处于国际市场的先进行列，具有得天独厚的地域优势。

该风光储充一体化项目通过新型信息采集技术，对现有资源进行高效开发，并以单元项目为依托，设置项目级能源数据管理平台，打通通信渠道，聚合数据信息，接入区域虚拟电厂管理平台，用全新智能体系，助力缓解所在区域电力电量平衡[2]。

1" 项目概况

随着上海市2023年一般工商业峰谷电价政策的发布，企业生产用电成本进一步提高，急需对园区进行节能改造，提高可再生能源利用率，降低企业用电成本，挖掘企业绿色价值。

项目位于上海市某区沿海工业开发区内，为企业金属加工车间及物流仓储园区。经研究，项目所在区域属于太阳能资源“丰富区”，沿海地区风资源条件优渥，且上海市峰谷电价差进一步拉大，适宜建设分布式风光储充一体化电站项目。

利用厂区内在建厂房、新建车棚进行风光储充一体化电站项目建设，并接入厂区内配电系统，其中光伏电站容量为848.1 kW，风电容量1 kW，储能容量200 kW/400 kWh，充电桩容量140 kW。

2" 建设条件分析

2.1" 园区现状条件分析

该园区用地面积约48亩（1亩约等于667 m2，下同），总建筑面积约30 000 m2，园区东南侧均为市政道路，周边建筑对园区无明显遮挡。

建筑物情况：园区内现状建筑（构）物12座，其中甲类仓库、危废库、污水处理站、消防泵房和门卫等6座辅助用房均为建筑高度10.0 m以下单层建筑，建筑面积均不大于550 m2，且分布于园区北侧及主要建筑群中，受到周边建筑遮挡影响较大，不宜用作分布式光伏的建设主体；油性车间、粉体车间、公用工程楼、综合楼、丙类仓库和水性车间等6座主要生产建筑，建筑高度12.0 m至20.0 m不等，除去建筑本身女儿墙、天窗、出屋面楼梯间、设备间及屋顶露天设备等局部遮挡外，各建筑之间不存在大面积相互遮挡现象。

屋顶情况：该园区建筑物屋顶面积合计约12 000 m2，其中6座主要生产建筑屋顶面积合计9 650 m2，除丙类仓库为轻钢屋面结构外，其余建筑的屋顶结构形式均为混凝土框架结构，由于该园区为建筑主体设计及屋顶分布式光伏设计同步进行，结构设计均已提前考虑光伏组件荷载，本项目不考虑结构加固，但要求业主后期委托具有安全检测资质的第三方对原建筑结构进行鉴定。

停车库：露天集中式停车库位于园区南侧，东南方向均为市政道路，有良好的光条件，拟新增光伏车棚约1 300 m2、充电桩及储能装置。

2.2" 分布式光伏政策条件分析

国家能源局综合司于2021年11月发布的《关于加强分布式光伏发电安全工作的通知（征求意见稿）》中提到：分布式光伏发电项目建设单位在开展项目选址时，要综合分析区域内气象地质条件及所利用建筑物的建成年限、结构类型、承重荷载、风荷载、雪荷载、使用功能、周边环境、安全距离、消防救援能力等因素，有效规避自然灾害、火灾、爆炸、坍塌等安全风险。严禁利用火灾危险性类别为甲类、乙类的建筑物建设分布式光伏发电项目，利用此类建筑物附近的其他建筑物或场地建设分布式光伏发电项目的，严格执行GB 50016—2014《建筑设计防火规范》，保证防火间距不小于30.0 m，必要时加大防火间距。

根据《建筑设计防火规范》3.1条火灾危险分类，园区主要生产建筑物中，油性车间火灾的危险性为甲类，粉体车间的火灾危险性为乙类，公用工程楼、丙类仓库、水性车间和综合楼的火灾危险性较小，其屋顶可用于屋顶分布式光伏建设。

2.3" 太阳能资源分析

本工程光伏电站厂址位于上海市，地处北亚热带季风区，气候温和湿润、光照充足，降水丰沛，四季分明。根据中国气象局风能太阳能中心于2024年2月发布的《2023年中国风能太阳能资源年景公报》，该地区多年平均年日照时数为2 014 h左右，多年平均太阳辐射量在4 561 MJ/m2左右，属我国太阳能资源四类区域，比较适合建设太阳能光伏发电项目。项目所在沿海地区年平均太阳总辐射为1 267 kWh/m2。根据GB/T 37526—2019《太阳能资源评估方法》等级划分标准区划结果，该地区处于太阳能“资源丰富”区域。

2.4" 电价策略分析

根据该用户与电网结算执行的电价模式（一般工商业，两部制，10 kV），结合上海市2023年一般工商业峰谷电价政策如图1所示，分析确定储能系统运行方式。

由此可见，项目所在地工商业峰谷电价差让储能系统具有“每日两充两放”条件，在时段“00：00—05：59”和“15：00—16：59”实现了填谷，在时段“08：00—09：59”和“19：00—20：59”具体运行时间见表1，实现系统稳定运行和能源高效利用[3]。

3" 系统主要构成

综合以上条件，并通过技术与经济综合比较，结合屋顶结构形式与面积等因素，本项目新建：光伏电站容量为848.1 kW；风电容量为1 kW；储能容量为200 kW/400 kWh；充电桩容量为140 kW；接入企业能源数据管理平台。

3.1" 屋顶分布式光伏

本项目光伏电站总容量为848.1 kW，其中屋顶分布式光伏564.85 kW，利用厂区综合楼、公用工程楼、水性车间和丙类仓库建设屋顶分布式光伏电站。屋顶组件排布避开屋顶女儿墙、风机、气窗的阴影遮挡，排布整齐合理，留有检修通道，走道设计宽度均不低于0.4 m。

太阳电池支架单元的布置考虑前、后排及周围的阴影遮挡问题，通过计算确定屋顶光伏阵列与建筑物的距离。确定原则为冬至日当天9：00—15：00（真太阳时）的时间段内，光伏阵列不被遮挡。

3.2" 光伏车棚

本项目利用在建露天小汽车停车场建设283.25 kW光伏车棚。

光伏车棚采用钢结构，由柱、主梁、檩条和组件构成。根据停放的车辆类型、尺寸，结合场地条件采用不同的车棚尺寸。

3.3" 小微风机

本项目安装示范性小微风机，装机容量合计1 kW，安装地点选择综合楼及公用工程楼屋顶，各安装1台500 W垂直轴风电机组。其中，综合楼屋顶小微风机面向园区主入口，公用工程楼屋顶小微风机面向园区所在路段沿街立面，风机造型简洁大方，强调先进复杂技术，关注建筑美学要求[4]。

3.4" 储能电站

本项目工程储能系统容量为200 kW/400 kWh，选用磷酸铁锂储能模块机，运行方式为每日“两冲两放”，设计年运行天数为300 d。安装地点为停车场东南角。电气平面布置力求紧凑合理，出线方便，减少占地面积，节省投资。区域内包含2台储能模块机（100 kW/200 kWh），储能并网柜布置安装于车间低压配电室内。

3.5" 充电桩

本项目充电桩安装容量为140 kW，安装20台7 kW交流充电桩，与储能电站互联，供区域内电动汽车充电使用，安装地点选择在小停车场南侧停车位，就近消纳光伏车棚所发电量。

3.6" 接入企业能源数据管理平台

本项目设置项目级能源数据管理平台，采用企业系统标准数据采集器、边缘控制器、智能网关等，采集并聚合光伏、风机、储能和充电桩等能源系统数据上送至本企业能源数据管理平台，如图2所示。平台将助力构建能源管理策略，实现风光储充系统能量平衡及有效利用[5]。

通过使用数据采集器、边缘控制器等采集终端，实现了终端设备层能源设备的“聚合”功能；通过利用智能网关、数据传输模块等通信设备，实现了能源设备的“通信”功能。虚拟电厂的核心是“聚合”和“通信”，通过通信手段将各种分布式资源（终端能源设备）聚合成一个满足电力系统要求、能可靠并网的整体，使其表现出和传统电厂类似的参数特性。

企业能源数据管理平台通过平台管理层的服务器与区域虚拟电厂管理平台进行数据通信，通过搭建电力需求响应平台，一方面通过负荷集成，优化聚合资源，实现管理各个用电设备的数据上传和执行反馈，以及需求传递和策略下达，另一方面可以与电网的调度系统对接，实现电能量市场交易、参与需求响应和辅助服务等场景应用。

4" 区域虚拟电厂平台架构

本项目作为该企业下的单元项目，建设项目级能源数据管理平台，通过其所属的企业级能源数据管理平台进行数据信息的聚合管理。同时，企业平台与第三方服务机构打造的区域虚拟电厂能源管理平台形成互联通信，与该虚拟电厂形成调度交易、聚合调控及资源接入。

该虚拟电厂向上接受电网调度指令、向下对签约用户进行调度管理，参与电力交易及电力辅助服务等功能。在电力公司发布需求响应事件后，虚拟电厂通知各企业用户联络人在规定时间内申报当次可响应量，企业平台随即向项目级能源数据管理平台下发调度目标、调度计划及调度指令，迅速开展需求响应。项目级能源数据管理平台的建设，有效协助企业平台快速向虚拟电厂作出反馈[6-7]。

5" 项目新技术运用

本项目涉及现有建筑屋顶光伏组件布置，采用无人机航拍技术，解决该工程范围大、屋顶多、屋面资料不齐全等问题。通过无人机航拍扫描，快速收集屋顶三维信息，识别屋顶障碍物、计算阴影遮挡，筛选屋顶可铺设范围，实现屋顶光伏组件自动排布设计，提高区域范围内屋顶分布式光伏铺设的科学性、精准性和可实施性。

目前该技术受到项目地理位置限制，人工成本较高，尚未在分布式屋顶光伏项目中大规模推广使用，既有建筑屋面信息采集如何降本增效依然是项目开发的重点、难点问题。

6" 结论

本项目是一个典型工商业园区风光储充一体化改造项目，包含了风电、光伏、储能、充电桩以及能源数据接入企业管理平台等建设内容，最后与区域虚拟电厂互联通信，将能源进行区域范围内的统一调度并参与需求响应。随着虚拟电厂模式的成熟和规模的普及，企业通过建设项目级能源数据管理平台，聚合企业运营能源数据，能够帮助企业通过更多途径获得更多收益，减轻碳市场带来的成本压力，实现降本增效，成长为所在企业长期盈利点[8]。

本项目运营后，光伏组件所发电量由项目所在企业生产经营消纳，每年为企业节约15%用电成本，并通过虚拟电厂参与需求响应，获取额外补贴收益。本项目为区域虚拟电厂搭建了值得复制推广的典型范例，加快电网公司、能源企业、用电企业的能源转型升级；虚拟电厂还将通过对用电企业能源数据的聚合，加速推进新型电力系统建设和新能源城市建设，助力解决各地区、各省市乃至全国范围内电力电量不平衡问题，实现经济、社会和环境的协调发展。

参考文献：

[1] 朱吉茂，孙宝东，张军，等．“双碳”目标下我国煤炭资源开发布局研究[J].中国煤炭，2023（1）：44-50.

[2] 刘广鹏．风、光、储、热、充一体化的发展及应用[J].中国设备工程，2022（S2）：161-163.

[3] 高建东，黄柳柳，沈捷，等．面向智能台区的风光储充能量管理策略[J].浙江电力，2020（5）：21-26.

[4] 赵珩．风光储发电技术在建筑节能中的应用[J].人民长江，2011（24）：89-92.

[5] 孟新涵．面向园区的综合能源服务探究[J].电气应用，2023（11）：56-72.

[6] 郭寅远，陈卓，贺春，等．园区风光储充微电网设计与应用[J].科技创新与应用，2023（18）：49-52.

[7] 卫志农，余爽，孙国强，等．虚拟电厂的概念与发展[J].电力系统自动化，2013（13）：1-9.

[8] 陈家骏．公共建筑领域虚拟电厂发展前景研究[J].绿色建筑，2023（5）：51-54，63.