一、燃气领域的典型应用场景

1. 燃气输配系统（管道站 / 门站）

• 场景特点：天然气管道沿线的加压站、计量站、分输站多位于偏远地区，电网覆盖薄弱，且设备（压缩机、阀门电动装置、监控系统）需持续供电。

• 光伏并网柜应用：

• 离并网混合模式：在无稳定电网区域，光伏系统通过并网柜与储能设备组成微电网，独立为站内设备供电；电网接入后，并网柜实现微电网与主电网的同步并网，保障供电连续性。

• 关键功能：防孤岛保护（避免电网故障时独立供电引发安全隐患）、电压稳定控制（偏远地区电网电压波动大，并网柜需具备调压功能）。

• 案例：某天然气长输管道沿线 10 个无人值守站，各站配置 50kW 光伏 + 100kWh 储能，通过并网柜实现 “光伏优先 + 储能备用”，供电可靠性提升至 99.9%，年减碳量约 800 吨。

2. 燃气生产与储备设施（气田 / LNG 接收站）

• 场景特点：气田开采设备、LNG 储罐的冷却系统、消防泵等负荷量大，且部分区域属于防爆环境（如甲类危险区）。

• 光伏并网柜应用：

• 防爆型并网柜：采用隔爆型外壳（符合 ATEX/IECEx 标准），内部元件防爆等级≥Ex d IIB T4，适用于燃气泄漏风险区域。

• 多能互补控制：并网柜与燃气轮机发电机联动，根据光照强度自动切换能源供给：光伏充足时优先用电，不足时启动燃气发电机，同时并网柜调节功率因数，电网质量。

• 技术要点：并网柜需通过第三方防爆认证，防护等级≥IP66，适应沿海盐雾或沙漠沙尘环境。

3. 燃气企业园区与办公区域

• 场景特点：燃气公司总部、分公司园区的屋顶光伏、停车场充电桩等分布式能源项目。

• 光伏并网柜应用：

• 工商业光伏并网：与电力工程中的工商业应用类似，但需结合燃气企业的负荷特性（如食堂、压缩机房等冲击性负荷），并网柜配置谐波抑制装置（如 APF），避免谐波影响燃气设备运行。

• 光储充一体化：并网柜连接光伏、储能系统及电动汽车充电桩，在电价低谷时储能充电，高峰时释放电能，降低园区用电成本。

• 价值：某燃气集团总部安装 2MW 屋顶光伏，通过并网柜实现 “自发自用率 70%”，年节省电费约 180 万元，同时减少碳排放 1.2 万吨 / 年。

4. 燃气 - 光伏综合能源项目

• 场景特点：“燃气发电 + 光伏 + 储能” 多能互补系统，适用于区域能源站或数据中心。

• 光伏并网柜角色：

• 能量调度中枢：实时监测光伏出力、燃气发电机状态及负荷需求，通过并网柜的通信接口（如 Modbus/TCP）与能源管理系统（EMS）联动，优化能源分配。例如：光伏满发时，并网柜控制燃气发电机停机，多余电量上网；夜间光伏停机时，燃气发电机启动并为储能充电。

• 黑启动能力：当电网全停时，并网柜配合储能系统启动燃气发电机，实现整个能源系统的黑启动，保障燃气供应不中断。

二、燃气领域的技术要求

1. 防爆与安全设计

• 防爆等级：在燃气泄漏风险区域（如压缩机房、储气罐周边），并网柜需满足：

• 电气设备防爆标准：中国 GB 3836 系列、 IEC 60079 系列。

• 典型防爆型式：隔爆型（Ex d）、增安型（Ex e），防爆等级至少 Ex d IIB T4（适用于 II 类 B 级爆炸性气体环境，温度组别 T4≤135℃）。

• 接地与防雷：柜体接地电阻≤1Ω（普通场景为 4Ω），配置浪涌保护器（SPD），响应时间≤25ns，防止雷击损坏设备。

2. 环境适应性

• 温度范围：-40℃~+70℃（如北方燃气管道站需耐低温，南方 LNG 接收站需耐高温高湿）。

• 防护等级：户外安装时≥IP66（防粉尘侵入及高压喷水），沿海地区需额外进行盐雾测试（5% NaCl 溶液，喷雾 48 小时无腐蚀）。

3. 电磁兼容性（EMC）

• 燃气设备（如流量计、压力传感器）多为精密电子仪器，并网柜需通过：

• EN 61000-6-2（工业环境抗扰度）：抗射频电磁场、静电放电、电快速瞬变等干扰。

• EN 61000-6-4（工业环境发射限值）：限制并网柜自身谐波、射频骚扰，避免干扰燃气监控系统。

4. 与燃气系统的联动协议

• 并网柜需支持燃气行业专用通信协议，如：

• Modbus RTU：与燃气管道的 SCADA 系统通信，上传光伏运行状态（电压、电流、功率），接收远程控制指令。

• OPC UA：与 LNG 接收站的分布式控制系统（DCS）对接，实现能源数据与工艺数据的融合显示。

三、应用案例与效益分析

1. 西北某天然气田光伏改造项目

• 场景：气田位于荒漠地区，电网供电不稳定，原有柴油发电机供电成本高（年油耗 30 万升）。

• 方案：建设 10MW 光伏 + 5MWh 储能，配置 10 台 10kV 防爆型并网柜（Ex d IIC T6），连接气田开采设备及辅助设施。

• 效益：

• 供电成本从 1.2 元 /kWh 降至 0.35 元 /kWh，年节省电费 800 万元。

• 柴油发电机使用时长从 2000 小时 / 年降至 500 小时，碳排放减少 2.1 万吨 / 年。

• 并网柜的防孤岛保护在电网故障时快速切换至离网模式，保障采气设备连续运行（切换时间＜500ms）。

2. 沿海 LNG 接收站光储燃系统

• 场景：LNG 接收站的卸料臂动力系统、BOG（蒸发气）压缩机需高可靠性供电，且属于防爆区。

• 方案：

• 光伏：屋顶及空地安装 2MW 光伏，通过防爆并网柜（Ex d IIB T4）接入 380V 系统。

• 储能：1MWh 锂电池储能，并网柜支持 “光伏 + 储能” 优先供电，不足时启动燃气轮机发电机。

• 技术亮点：并网柜内置谐波滤波器（THD≤5%），避免光伏逆变器谐波影响 LNG 温度传感器（精度 ±0.5℃）的测量准确性。

• 效益：供电可靠性提升至 99.99%，年减碳量 1.5 万吨，同时通过并网柜的无功补偿（功率因数从 0.82 提升至 0.98），减少电网罚款约 50 万元 / 年。

四、发展趋势与创新方向

• 智能防爆并网柜：集成 AI 算法，通过边缘计算模块预测光伏出力，提前调节燃气发电机的启停，优化 “光 - 燃” 切换策略，降低能源浪费。

• 氢燃联动技术：在绿氢制备场景中，并网柜连接光伏与电解槽，当光伏出力过剩时，并网柜控制多余电量用于电解水制氢，氢气可替代部分天然气用于燃气轮机发电，形成 “光伏 - 氢 - 燃气” 闭环。

• 数字孪生应用：基于并网柜采集的实时数据（电压、电流、温度），构建燃气设施的数字孪生模型，模拟不同光照条件下的能源供需平衡，辅助制定长期能源规划。

总结