微電網(wǎng)系統(tǒng)與離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)對比

一、微電網(wǎng)

微電網(wǎng)系統(tǒng)是一種新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是由分布式電源、負載、儲能系統(tǒng)和控制裝置構(gòu)成的系統(tǒng)單元，是一個能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護和管理的自治系統(tǒng)，既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行，也可以孤立運行。

微電網(wǎng)系統(tǒng)是相對傳統(tǒng)大電網(wǎng)系統(tǒng)的一個概念，是指多個分布式電源及其相關(guān)負載按照一定的拓撲結(jié)構(gòu)組成的網(wǎng)絡(luò)，并通過開關(guān)連接至常規(guī)大電網(wǎng)。

微電網(wǎng)系統(tǒng)中的核心裝備即分布式電源以及儲能系統(tǒng)，包括光伏并網(wǎng)逆變器、風(fēng)力并網(wǎng)逆變器、柴油機、PCS以及BMS等。

近年來，隨著微電網(wǎng)系統(tǒng)的快速發(fā)展，并網(wǎng)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(wǎng)系統(tǒng)的主電源，成為整個微網(wǎng)系統(tǒng)最核心的技術(shù)之一，又由于其電源性質(zhì)的特殊性（電流源），它又可作為微網(wǎng)系統(tǒng)的補充電源。

PCS，即能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，是近來年興起的一種的應(yīng)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(tǒng)。作為一種四象限運行的換流器，它既可以實現(xiàn)并網(wǎng)逆變功能，也可以實現(xiàn)并網(wǎng)整流充電功能，還可以實現(xiàn)離網(wǎng)獨立逆變功能。

微電網(wǎng)系統(tǒng)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(wǎng)逆變器容量應(yīng)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(tǒng)崩潰。近年來研究結(jié)果表明，當并網(wǎng)逆變器容量大于負載總?cè)萘繒r，如果此時有PCS作為支撐源，并網(wǎng)逆變器的多余電能會饋入PCS，使PCS處于“離網(wǎng)充電”狀態(tài)，這種狀態(tài)是不太穩(wěn)定的，目前還沒有真正有效的控制手段，因此建議并網(wǎng)逆變器的容量小于等于總負載容量。

PCS容量應(yīng)設(shè)置負載總?cè)萘康?.5倍，但是蓄電池的容量需要按照系統(tǒng)能夠承受3到5個陰雨天的容量來配置。雖然并網(wǎng)逆變器也可為負載提供電能，但是微網(wǎng)系統(tǒng)大部分時間是運行在夜晚的，此時并網(wǎng)逆變器無法工作，因此微網(wǎng)系統(tǒng)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(xù)陰雨天以及夜晚的工況。

微電網(wǎng)系統(tǒng)典型主電路拓撲圖

如圖1所示為微電網(wǎng)系統(tǒng)的架構(gòu)圖，由并網(wǎng)逆變器與PCS共同并接至系統(tǒng)母線上，同時母線上掛上負載。

（1）當大電網(wǎng)沒有脫開時，如果是在白天，系統(tǒng)運行于并網(wǎng)逆變器為主分布式電源的狀態(tài)，PCS處于給蓄電池充電的狀態(tài)，以作為備用電源。如果是在晚上，依然由大電網(wǎng)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(wǎng)脫開時，如果是在白天，系統(tǒng)運行于PCS作為支撐源、并網(wǎng)逆變器作為輔助電源的狀態(tài)；如果是在晚上，則只有PCS作為主電源給系統(tǒng)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(wǎng)系統(tǒng)

離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)又稱為獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)，主要由PV組件，DC/DC充電控制器、離網(wǎng)逆變器以及負載組成，具備獨立供電及獨立儲能功能。離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)多應(yīng)用于遠離大電網(wǎng)的區(qū)域，例如戈壁、沙灘、海島等地區(qū)。

離網(wǎng)逆變器屬于無源型單相換流裝置，只能運行于逆變狀態(tài)，無法運行于整流狀態(tài)。其主電路結(jié)構(gòu)與并網(wǎng)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(wǎng)逆變器（三相）的輸出應(yīng)為380V/Hz的交流電。

另外，太陽能電池不同于常規(guī)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(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)典型拓撲圖

如圖2所示為離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)主電路圖，由PV組件、控制器、離網(wǎng)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(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)屬于無源獨立發(fā)電系統(tǒng)，不需要大電網(wǎng)的參與，因此靈活性與機動性更加優(yōu)越，這種系統(tǒng)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(tài)并保證PV組件工作于最大功率點。

離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量配置主要集中在離網(wǎng)逆變器與蓄電池的配置上，離網(wǎng)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(xù)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?cè)萘浚杂腥哂唷?/p>

三、微電網(wǎng)系統(tǒng)與離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)對比

（一）共性

都具備獨立供電特性；

都需要儲能系統(tǒng)；

都需要為蓄電池匹配最佳容量。

（二）區(qū)別

微電網(wǎng)系統(tǒng)屬于有源系統(tǒng)，可以與大電網(wǎng)連接，離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)屬于無源系統(tǒng)，不能與大電網(wǎng)連接；

微電網(wǎng)系統(tǒng)更加復(fù)雜，需要配置的分布式電源較多，離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)只需要控制器及離網(wǎng)逆變器即可；

微電網(wǎng)系統(tǒng)中的儲能系統(tǒng)為四象限運行的換流器，可以實現(xiàn)能量雙向流動，離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中的儲能系統(tǒng)為單相換流器，不能實現(xiàn)能量雙向流動。

（三）實際應(yīng)用原則

如果應(yīng)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(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)為宜，因此這種系統(tǒng)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(yīng)用場合為靠近大電網(wǎng)、且需要人工頻繁維護以及對調(diào)度要求交嚴格的場合，以微電網(wǎng)系統(tǒng)為宜，因為這種系統(tǒng)的各種分布式電源的投切以及運行狀態(tài)的調(diào)度均需要人為干預(yù)，有的甚至需要監(jiān)控系統(tǒng)。

審核編輯 黃宇