在双碳的大背景下，太阳能、风力发电等可再生能源占比逐渐提高，分布式电源具有投资小、环保及灵活性高等优点，发展规模迅速扩大。微电网的提出实现了分布式电源灵活、数量大、多样性的并网问题。实现对负荷多种能源形式的可靠供给，是实现主动式配电网的一种有效方式，使传统电网向智能电网过渡。

分布式光储微电网是保证我国能源可持续发展战略实施的有效途径之一，发展潜力巨大。国家电网的“十三五”规划中指出，分布式电源发展是能源变革的方向之一。以光伏为主的分布式电源开发要本着“因地制宜，科学利用”的原则，从本质上讲，就是在用户侧就近安装电源，就近消纳，从而提高用电效率，减少输电损耗与成本。

兴储世纪建设分布式光储微电网

分布式光储微电网包括分布式电源、负荷、储能装置和控制装置。

分布式电源：以新能源为主的多种能源形式，如光伏发电、风力发电、燃料电池、燃气轮机等；也可以是以热电联产或冷热电联产形式存在，就地向用户提供热能或者降低温度，提高分布式发电的利用效率和灵活性。

光伏发电是目前微电网分布式电源最主要的形式，同其它几种能源对比，太阳能取之不尽，用之不竭，太阳能发电系统没有运动部件，不容易损坏，维护简单，光伏发电可就近供电，不用长距离保送，太阳能发电站建立周期短，方便灵敏，而且可以依据负荷的增减，从几十瓦到几十兆瓦的光伏容量，可以自由设计和建设，避免浪费。

负荷：包含各种一般负荷和重要负荷或有特殊要求的负荷。微电网输出控制装置，一般都会配置多个接口，对应不同的负荷，可以接在不同的接口，重要负荷可以接在有储能电池的不间断电源接口，保障负荷连续运行。

储能装置：采用各种储能方式，含物理、化学、电磁储能，用于新能源发电的能量存储，负荷调节如削峰填谷、微电网的“黑启动”等。在各种储能方式中，微电网储能以电化学储能（锂离子电池、钠离子电池、液流电池及铅炭电池）等为主，相较于其他储能方式，电化学储能有以下优势: 能量密度大、转换效率高、建设周期短且安装方便，具有双向、快速响应的特性，能量双向可控，功率可以快速响应，容量大小可控，非常适合微电网的要求。

控制装置：由软硬件装置构成控制系统，实现分布式发电控制、储能并离网切换控制、微电网实时监控、微电网保护、微电网能量管理等。微电网控制系统是微电网的核心，主要功能有：并网运行时，响应调度系统的控制，同时完成对蓄电池组的充放电管理；孤岛运行时，储能系统建立电网，逆变器离网运行，系统控制由微网能量管理系统根据负载和电池组ＳＯＣ状态控制，可实现负载稳定供电、蓄电池的充放电管理及电池均衡，电网状态发生变化时，系统可以完成并网、孤岛的双向切换功能。

分布式光储微电网主要包括分布式光伏发电系统、电池储能系统以及相关的配电、能量管理系统（EMS）等。其中，有电网支撑时，光伏储能系统作为微电网内的主要供电微电源，负荷用电主要来自于光伏发电，储能系统则可以平滑光伏发电波动，提高微电源的电网接入友好性；电网停电时，光储微电网则启动应急备用供电功能，由储能变流器建立微网母线支撑，光伏发电系统可为微电网内的负荷提供持续的能量供应。

（1）光伏发电系统

光伏发电系统主要包括光伏组件、逆变器、支架、电缆、配电等部件。光伏组件主要作用是把太阳能转化成为电能，成本约占系统的50%，种类有很多，如单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池和多元化合物太阳电池等。光伏逆变器的主要作用是把光伏组件发出来的直流电转化为交流电，同时还承担检测、控制、安全管理、数据记录和通信等任务，是系统最核心的部件。

（2）电池储能系统

电池储能系统主要包括储能电池、电池管理系统和储能变流器。储能电池作为能量存储的载体，既可实现能量时空转移，也可实现功率补偿。电池管理系统可以对电池阵列组进行全方位的监控、管理、保护、报警等，最大化延长储能电池堆使用寿命。

（3）能量管理系统（Energy Manage System EMS）

EMS是整个光伏微网系统的控制器，其能量管理功能包括系统运行模式判断、功率调度及设备运行状态控制，具体而言就是根据电网状态判断系统处于独立运行还是并网运行，在独立运行时需要根据功率动态平衡原则完成光伏发电和储能系统的功率调度，根据系统状态及设备状态完成光伏并网逆变器的启停控制和双模式逆变器的组网控制；在并网运行时根据蓄电池的状态完成双模式逆变器的充电控制及并网逆变器的启停控制。

（1）系统并网运行

系统并网运行时，PCS处于并网运行状态，EMS根据蓄电池的荷电状态判断PCS是否需要对蓄电池进行充电以及以何种方式充电；对于不需要接受功率调度的微网电站，光伏并网逆变器最大功率发电，对需要接受调度指令的微网电站，EMS将调度指令发送给光伏并网逆变器按照指令控制发电功率。

（2）并网向独立切换

在并网状态下，如果EMS检测到电网失电或电网故障则控制并网开关断开，同时PCS自动切换到独立运行，以电压源形式启动组建系统电压；光伏并网逆变器因失电停机，EMS在PCS启动完成之后，控制并网逆变器重新启动，系统进入独立运行模式。

（3）系统独立运行

系统独立运行时，EMS的管理原则是通过电源和负荷的管理来维持微网功率的动态平衡，保证母线电压和频率的稳定。此时PCS电压源运行，输出三相交流电压组网，光伏并网逆变器并联运行。此时根据负荷大小与光伏发电等电源的发电功率大小EMS需要对电源和负荷进行管理。

（4）独立向并网切换

在独立运行状态下EMS检测到电网电压正常后，首先将PCS运行模式切换为并网运行，PCS自动调整输出电压与大电网的电压同步，然后EMS闭合并网开关，所有设备并网运行，系统进入并网运行模式。

作者：刘继茂 郭军