01先说结论
光伏和充电负荷的匹配,三句话:
对不上是常态
光伏出力的峰值在中午十一到十四点;以私家车、园区通勤为主的站,负荷峰值在晚间。天然错开六到八小时。
错配程度由客户结构决定
同样一套设备,网约车双班站的自发自用率可以到八成,夜间谷充的物流站可能只有五成。差别不在设备,在谁来充电、什么时候来。
储能搬得有上限
受“接收端有没有负荷”限制,不受电池容量限制。晚间没车,电池再大也搬不出去。
光伏的电有两种卖法:自用,替代的是到户电价(含输配、基金附加,通常 0.6—0.9 元/kWh);余电上网,卖的是上网电价(通常远低于到户价)。这两者之间的差额,就是“时序匹配”这四个字值多少钱。自发自用率从 50% 提到 80%,同样的光伏板,收益可能差一半。
02两条曲线的形状
光伏的曲线是全国统一的,充电负荷的曲线是一站一样的。先把光伏这一侧说清:
| 时段 | 占日发电量 | 说明 |
|---|---|---|
| 06:00—09:00 | 约 10%—15% | 爬坡段,辐照低 |
| 09:00—15:00 | 约 60%—70% | 主力时段,其中 11—14 点最集中 |
| 15:00—18:00 | 约 15%—20% | 衰减段,受朝向与遮挡影响大 |
| 18:00 之后 | 接近 0 | 冬季更早结束 |
充电负荷这一侧,取决于客户结构。四类典型:
| 客户结构 | 负荷高峰 | 与光伏的重合 |
|---|---|---|
| 网约车 / 出租车双班 | 中午 11—14 点换班充、晚 18—22 点第二峰 | 高,中午那一峰几乎正对光伏 |
| 混行站(多类客户) | 曲线最平,全天无明显深谷 | 中高 |
| 园区通勤 / 私家车 | 早到即插,晚 18—22 点取车前一峰 | 低 |
| 物流车 / 轻卡 | 夜间 22—06 点谷充为主 | 很低,白天只补电 |
这四类不是并列选项,同一个站往往是混合的。判断方法很朴素:调出过去一个月的 15 分钟充电功率曲线,看中午那一峰有没有起来。起来了就说明有网约车或过路车,光伏消纳有底;没起来,就是通勤或夜间结构,要靠别的办法。
03错配率怎么算
定义要说清,否则数字没意义。本文用“电量口径”的余电率,等价于 1 减去自发自用率:
① 按 8 760 小时逐时算光伏出力 P(t),得到年发电量 Epv;
② 同一条时间轴上取充电负荷 L(t),扣除储能充放后的净负荷;
③ 逐时取 min(P(t), L(t)) 求和,得自用电量 Eself;自发自用率 = Eself ÷ Epv。
为什么必须逐时、不能用月度或日均:光伏是“晴天中午一大坨、阴天几乎没有”的形态,充电也是“中午一峰、其余平”的形态。用月电量除以天数,会把两个尖峰抹平成两条直线,算出来的自用率偏高十几到二十个百分点——这是这类测算最常见的失真来源。
还有一个容易混淆的概念:“光伏装机相对充电量的比例”和“自发自用率”是两件事。前者是规模问题,后者是时序问题。装机再大,如果时序对不上,多出来的电只能低价上网;反过来,装机不大但时序对得准,自用率可以很高。
04同一套设备,四种客户结构
固定条件:1 MWp 光伏(年等效利用 1 200 小时,年发电 120 万 kWh)、30 桩 × 120 kW 直流快充(利用率 8%,年充电量约 228 万 kWh)、配 1 MW / 2 MWh 储能。以下均为示例取值:
| 客户结构 | 直接消纳 | 配储后自用率 | 余电上网 | 说明 |
|---|---|---|---|---|
| 网约车双班 | 约 65% | 约 80% | 约 20% | 中午一峰正对光伏,储能只补晚间第二峰 |
| 混行站 | 约 45% | 约 70% | 约 30% | 曲线平,储能搬移空间大 |
| 园区通勤 | 约 30% | 约 60% | 约 40% | 晚间负荷能接收,但白天几乎空转 |
| 物流夜间谷充 | 约 20% | 约 50% | 约 50% | 夜间谷电已足够便宜,搬过去不产生额外价值 |
最后一行最值得注意:物流夜间谷充站配储,几乎搬不动收益。因为它本来就在最便宜的时段充电,光伏搬到夜间替代的是谷电,替代价值最低。这类站配储的理由只剩削需量,不是消纳光伏。混淆这两件事,会做出“配了储能反而不挣钱”的方案。
05储能能搬多远
储能的搬移能力,受三个约束层层收窄,最后剩下的那个数才是真实搬移量:
| 约束 | 本例取值 | 含义 |
|---|---|---|
| ① 电量上限 | 2 MWh × 1 次 × 330 天 ≈ 66 万 kWh/年 | 电池容量 × 日循环次数 × 有效天数 |
| ② 功率上限 | 1 MW,中午 3 小时可充满 2 MWh | 光伏余电功率要够,否则充不满 |
| ③ 接收端负荷 | 晚间 18—22 点可吸收约 45 万 kWh | 这个才是真正的天花板 |
第三项是多数方案漏掉的。电池能存 66 万度,但晚上的车只能吃掉 45 万度,剩下的不在电池里,只能低价上网。所以储能的真实搬移量 = min(电量上限, 接收端可吸收量),接收端才是短板。
同样是搬 45 万度电,搬到晚间峰段,替代的是峰电价;搬到夜间谷段,替代的是谷电价,两者可能差两倍以上。判断顺序应该是:先看搬到哪个时段,再看能搬多少。先定容量、再想策略,往往把电池配在了没有价差的位置上。
06三个最容易错的地方
月的平均日发电量里,混了晴天、阴天和小雨。把它当成每一天的曲线,再和充电负荷逐时比对,会得出“中午光伏全部自用”的假象——因为平均曲线太平缓,正好落在负荷之上。实际晴天中午会大量余电,阴天则全天不足。两相抵消后,自用率被系统性高估。
余电上网的价格与自用替代的价格是两个数,前者通常明显更低。把余电也按到户电价算,等于假设“所有光伏电都能自用”。自用率 60% 的项目按 100% 算,光伏部分收益会高估四成以上。
光伏出力高的时候,站内温度也高,桩会因散热限制降额;同时中午若车少,光伏电无处可去。这两个效应都让“理论可消纳量”打折。逐时仿真能捕捉,日平均算法捕捉不到。
07接入方式三选一
时序算完之后,落地要选接入方案。三种方式对容量、投资、收益结构的影响完全不同:
| 方式 | 适用 | 代价 |
|---|---|---|
| 专变自建 | 桩多、容量大(数百 kW 以上) | 变压器与配电自投,基本电费自担;容量自主,可配储削需量 |
| 公变低压接入 | 慢充为主、单站容量小 | 免报装、投资低;容量受配电变压器余量限制,难扩 |
| 光储充一体(直流母线) | 新建站、光伏与桩同期建设 | 光伏、储能、桩共用变换环节,减少两级变换损耗;初始投资高、拓扑复杂、运维要求高 |
选择的关键不是“哪个先进”,而是这台变压器是谁的、容量费谁来付。基本电费付在谁头上,谁的方案就不同:自建专变时,配储削需量的收益归自己,值得配;公变接入时,容量费已摊在电度电价里,削需量拿不到直接收益,配储的理由就只剩峰谷套利。
08下一步
时序算清、接入定了,最后一关是财务:这个站在没有补贴的情况下,能不能过 8%。这是同系列第三篇的内容。
09口径与引用说明
本文讲方法,不给标准答案。具体项目请以下列材料为准:
- 光伏出力:以项目所在地的典型气象年数据与组件布置方案为准,本文 1 200 小时为示例;
- 充电负荷曲线:以站内充电管理平台的历史 15 分钟数据为准;新站可用同区域同类站的实测曲线,但须注明替代依据;
- 到户电价与上网电价:以供电公司结算单与当期上网电价政策为准,本文不引具体文号;
- 储能效率与循环寿命:以厂商技术协议与质保条款为准,按交流侧效率并计衰减;
- 接入方案与容量:以供电部门的接入系统批复为准,本文的容量与投资均为示例。
本文的逐时匹配在能耀的 XDesigner 中完成,光伏出力、充电负荷、储能策略在同一条 8 760 小时时间轴上联合仿真,输出 15 张财务报表;自发自用率与余电率由模型直接给出,不靠人工估算。
10相关阅读
同系列的另外两篇,以及园区口径的配比方法。