中國儲能網訊:上文中我們對于微電網的終端設備所需要具備的“四遙”和“四可”等概念進行了分析。而這些終端設備是通過怎樣的形式來構成微電網的,就涉及到相應的組網方式了。
一次電氣設備的組網在前,二次通信設備的組網在后。
這些都是微電網或者虛擬電廠相關從業(yè)者需要了解的,今天我們先談談有關電氣組網方面的事兒。
交流組網
最常見的微電網組網方式就是交流的形式,網側供電已經明確是交流,這一點放置在任何工商業(yè)用戶處都不會改變。
用戶負荷也多是交流負荷,哪怕最終消耗電能的元器件是直流的,那也會通過整流設備或者開關電源進行轉換。
這兩者也是最傳統的電力系統二要素,交流電源VS交流負荷。
后加入的新負荷,光伏和儲能,通過電力電子設備接入電網。不論是光伏電池組件,還是儲能電池組,能量的源頭都是直流的。
所以在交流組網的方式下,二者均需要通過變流器進行電壓的變換,以實現和網供電以及負荷的同頻同壓。

光伏逆變器和儲能雙向變流器就是最為關鍵的電力電子設備,它們一頭是交流,與網荷共母線,另一頭是直流,分別連接自家的直流電池。
在交流組網的方式下,各個要素的匯聚點,就是交流母線,而一個交流系統的三要素,就會體現在母線的電壓幅值、頻率和相位中。
要維持一個交流系統的穩(wěn)定,就需要有人能承擔起這三要素的建立以及穩(wěn)定工作。
微電網在并網運行模式下,這個穩(wěn)定的工作來自于網側供電。
大電網提供了對應的三要素,通過變流器接入的光伏和儲能跟隨這三要素,所以并網方式下,光伏逆變器和儲能變流器都是電流源,即自己只能夠決定自己的電流是多少,而無法決定電壓。
現在也對這種方式換了個更時髦的稱呼,叫做跟網,即跟隨電網的意思。
微電網在離網運行模式下,缺少了“網”這個單元后,就只能在本地電源或者儲能這二者之間找一個穩(wěn)定的提供者。
既然提到穩(wěn)定,那就和光伏沒啥關系了,所以一般此時的交流母線三要素是由儲能系統來提供的,儲能變流器的工作狀態(tài)就不叫跟網了,而是構網。
三要素由儲能系統來設定,光伏逆變器還是跟網狀態(tài),主動跟隨。

對于跟網以及構網相關的內容我們會隨著本系列文章的深入而逐步展開,現在知道在交流組網的方式下,兩類變流器可能存在的工作方式即可。
交流組網方式是最為常見的微電網組網方式,對應也有直流的方式。
直流組網
直流組網方式下,我們要先看看源網荷儲這四要素中,到底誰具備直流的屬性。
網側供電必然是交流的,這一點我們更改不了。
光伏電池組件和儲能電池組這些都具備直流屬性,電力負荷雖然多數都是交流設備,但也不乏一些改造后的直流負載。
比如一些直流電燈、空調等等,還有充電設施。
這里多提一下關于充電設施的事兒,充電樁分為慢充還是快充,區(qū)別點在于充電槍進車的時候是交流還是直流,交流的稍慢,所以是慢充。

但不論進車是交還是直,這些充電槍輸出的電能都是來自于進入到充電樁的電能,常規(guī)狀態(tài)下這些電能是交流的。
也就是說,如果是慢充,進車也是交流,那么慢充樁其實相當于交流的開關箱,不需要對電壓進行變換直接送進車里就好。
如果是快充的話,那么充電樁相當于一個整流設備,把進樁的交流轉換成進槍的直流,本質上這類充電樁就是一組充電模塊的組合,而每個充電模塊基本就是AC/DC的結構。
試想,如果把進樁的電也改為直流電呢?
也是可以的,那么相當于充電模塊由AC/DC改成DC/DC,這樣單個充電樁就成為了一個直流負荷,既可以實現直流的組網了。
既然源荷儲都可能具備直流屬性,那么就可以讓這些表后資源以直流的方式進行匯聚。
既然提到匯聚,也要有母線,而直流母線的要素不像交流那樣復雜,只有一個母線電壓。
不過不論是光伏電池組串,還是儲能電池組,亦或是充電進車的直流電,其電壓的數值不可能都是一致的,但為了實現直流共母,我們還是需要一定的電壓變換。
只不過這次的變換并不是交直之間的轉化,而是直流電不同電壓值之間的轉化,需要的設備是DC/DC。
充電樁里已經具備了這樣的條件,所以不需要額外配置。

光伏電池組串和儲能電池組還是需要的,這樣通過電壓變換器后,三類資源可以實現同電壓也就可以實現直流共母了。
此時,如果網供電這個要素也要納入到這個系統的話,就需要在交流母線和直流母線之間搭建一個橋梁,用的是雙向變流器。
這個雙向變流器和儲能系統的雙向變流器不同的是,其直流側的接入的單位會多一些,因為至少要有光伏組件、儲能電池組以及直流負載。
而對于直流母線電壓的穩(wěn)定,網供交流電配上雙向變流器可以提供這份穩(wěn)定,直流的儲能支路同樣也可以,關于直流微網的這些控制邏輯我們也放到之后的文章再說。
以上的論述不論是交流還是直流,我們依然是在低壓的角度,即0.4kV這個電壓等級范圍,微電網與更高電壓等級電網之間的聯系還是要靠變壓器來實現的。
所以變壓和變流之間是分離的,但現在也不乏一些方案和設備將這兩個需求做到了一起。
變壓變流一體
近幾年有一個詞挺新穎,叫做能量路由器,這種設備或者說這種組網方式也是直流的一類。
我們再看直流組網的方式,交流部分通過傳統物理變壓器將高電壓等級變?yōu)榈碗妷旱燃?,然后在低壓基礎上再通過變流器實現直流側的組網。
而變壓變流一體的方式相當于用電力電子變壓器+電力電子變流器的方式,把高電壓等級的交流直接變成了可以直接進行組網的直流。

雖然算不上主流的方式,但確實也在一些示范項目上有所應用,展會上也有不少廠家展示過相關的解決方案,我們也可以了解一下。
本篇我們介紹了常見的微電網組網方式,這些屬于一次電氣的范疇,畫起來的接線圖也叫一次圖。
這些終端要素是連接在一起成為一個整體的,一條母線成為了各個組成部分連接的媒介,我們也就搭建起了電能量匯聚和分配的基礎。
但合格的微電網運行還需要一個良好的大腦,而大腦與這些要素之間的連接還涉及信息的組網。
下一篇,我們就聊聊這方面的事兒。




