微電網系統與離網光伏發電系統對比

一、微電網

微電網系統是一種新型網絡結構，是由分布式電源、負載、儲能系統和控制裝置構成的系統單元，是一個能夠實現自我控制、保護和管理的自治系統，既可以與外部電網并網運行，也可以孤立運行。

微電網系統是相對傳統大電網系統的一個概念，是指多個分布式電源及其相關負載按照一定的拓撲結構組成的網絡，并通過開關連接至常規大電網。

微電網系統中的核心裝備即分布式電源以及儲能系統，包括光伏并網逆變器、風力并網逆變器、柴油機、PCS以及BMS等。

近年來，隨著微電網系統的快速發展，并網逆變器又被賦予了一種新的定義：分布式光伏電源。它可以作為微電網系統的主電源，成為整個微網系統最核心的技術之一，又由于其電源性質的特殊性（電流源），它又可作為微網系統的補充電源。

PCS，即能源轉換系統，是近來年興起的一種的應用十分靈活、功能十分強大的新型分布式電源，也是一種儲能系統。作為一種四象限運行的換流器，它既可以實現并網逆變功能，也可以實現并網整流充電功能，還可以實現離網獨立逆變功能。

微電網系統中，各分布式電源的容量配置是有一定原則的，否則的話會造成電源過剩或者電源欠缺。

并網逆變器容量應小于等于總負載容量，以接近負載容量為最佳，不可過小，也不可過高，如果過高，多余的電能無法吸收，易造成系統崩潰。近年來研究結果表明，當并網逆變器容量大于負載總容量時，如果此時有PCS作為支撐源，并網逆變器的多余電能會饋入PCS，使PCS處于“離網充電”狀態，這種狀態是不太穩定的，目前還沒有真正有效的控制手段，因此建議并網逆變器的容量小于等于總負載容量。

PCS容量應設置負載總容量的1.5倍，但是蓄電池的容量需要按照系統能夠承受3到5個陰雨天的容量來配置。雖然并網逆變器也可為負載提供電能，但是微網系統大部分時間是運行在夜晚的，此時并網逆變器無法工作，因此微網系統的大部分電能是由PCS提供的，所以PCS的容量配置需要考慮到連續陰雨天以及夜晚的工況。

微電網系統典型主電路拓撲圖

如圖1所示為微電網系統的架構圖，由并網逆變器與PCS共同并接至系統母線上，同時母線上掛上負載。

（1）當大電網沒有脫開時，如果是在白天，系統運行于并網逆變器為主分布式電源的狀態，PCS處于給蓄電池充電的狀態，以作為備用電源。如果是在晚上，依然由大電網給負載供電，PCS依然作為備用電源給蓄電池充電。

（2）當大電網脫開時，如果是在白天，系統運行于PCS作為支撐源、并網逆變器作為輔助電源的狀態；如果是在晚上，則只有PCS作為主電源給系統供電，此時就要求PCS以及蓄電池的容量能夠滿足負載的長期供電。

二、離網系統

離網光伏發電系統又稱為獨立光伏發電系統，主要由PV組件，DC/DC充電控制器、離網逆變器以及負載組成，具備獨立供電及獨立儲能功能。離網光伏發電系統多應用于遠離大電網的區域，例如戈壁、沙灘、海島等地區。

離網逆變器屬于無源型單相換流裝置，只能運行于逆變狀態，無法運行于整流狀態。其主電路結構與并網逆變器是完全一致的，只是控制方式以及輸入輸出端的連接對象不同。離網逆變器（三相）的輸出應為380V/Hz的交流電。

另外，太陽能電池不同于常規電池，它是一種可認為是恒流源的電池，其輸出功率受光照、溫度等諸多因素的影響。

離網光伏發電系統典型拓撲圖

如圖2所示為離網光伏發電系統主電路圖，由PV組件、控制器、離網逆變器以及交流負載組成，如果有特殊需要還可以在控制器端加接直流負載。

離網光伏發電系統屬于無源獨立發電系統，不需要大電網的參與，因此靈活性與機動性更加優越，這種系統對DC/DC控制器的要求較為嚴格，必須能夠有效的控制充電狀態并保證PV組件工作于最大功率點。

離網光伏發電系統的容量配置主要集中在離網逆變器與蓄電池的配置上，離網逆變器的容量需要等于1.5倍負載容量，蓄電池容量需要能夠承受連續3到5個陰雨天的電量供給，DC/DC控制器的容量需要大于PV組件的總容量，略有冗余。

三、微電網系統與離網光伏發電系統對比

（一）共性

都具備獨立供電特性；

都需要儲能系統；

都需要為蓄電池匹配最佳容量。

（二）區別

微電網系統屬于有源系統，可以與大電網連接，離網光伏發電系統屬于無源系統，不能與大電網連接；

微電網系統更加復雜，需要配置的分布式電源較多，離網光伏發電系統只需要控制器及離網逆變器即可；

微電網系統中的儲能系統為四象限運行的換流器，可以實現能量雙向流動，離網光伏發電系統中的儲能系統為單相換流器，不能實現能量雙向流動。

（三）實際應用原則

如果應用場合為戈壁、沙灘等比較偏遠、且無需人工頻繁維護的場合，以離網光伏發電系統為宜，因此這種系統不需要有人值守，可以獨立運行，只需要定期維護蓄電池即可。

如果應用場合為靠近大電網、且需要人工頻繁維護以及對調度要求交嚴格的場合，以微電網系統為宜，因為這種系統的各種分布式電源的投切以及運行狀態的調度均需要人為干預，有的甚至需要監控系統。

審核編輯 黃宇