微电网项目应用类型及特点
1.微电网概念
微电网是相对于传统大电网而言的概念，是指由多个分布式电源及其相关负荷按照一定的拓扑结构组成的网络，是实现主动配电网的有效方式，是传统电网向智能电网的过渡。
微电网涉及发电、储能、配电、用电、调度、通信六大领域，可工作于并网和孤网模式下，具有较高的可靠性和稳定性。
2.微电网的应用
微电网的应用市场主要分为以下四个方面：1、家庭微电网：该市场应用在国内还比较有限，多数微电网集成了光储充电。2、工业园区微电网：该区域应用较为广泛。3、海岛微电网：发展海岛光伏、风电，解决海岛电力稳定性、安全性问题。4、偏远/无电地区微电网：建设微型多能互补电网，解决偏远地区无电供电问题。
微电网既可并网运行，也可孤岛运行，整个系统采用即插即用的设计，提高了供电灵活性和可靠性；储能微电网还可作为备用电源，利用其黑启动功能；此外，它还可通过本地能源管理系统参与主网的调节。
3. 微电网的类型
（1）通信微网
交流微电网主要是通过交流母线对分布式能源进行耦合的技术，将风电、柴油发电、光伏、储能等接入到系统中，最后整个系统通过智能配电柜接入大电网，组成一个简单的交流微网。这种交流微电网的应用在目前的微电网储能应用或项目中非常典型，技术比较成熟，应用非常灵活。和所有的储能微电网技术一样，对于设备供应商或系统集成商来说，实现系统集成是比较容易的。
此种交流微电网比较适合海岛微电网，因为在海岛面积比较广的地方，可以利用光伏来补充能源，再加上储能系统，当负载用不完的时候，可以先把剩余的电能储存起来，晚上再给负载供电。当阴雨天整个系统无法发电的时候，可以考虑增加一台柴油发电机作为备用电源。
交流微电网特点：1、交流微电网系统设计可支持并网运行，也可支持离网运行。2、整个系统接入功率范围广，设计灵活，可接入光伏、风电、超级电容器等多种类型储能电池系统。3、支持阶梯电池应用，电池可接入多个支路，减少电池组并联。4、整个交流系统微电网可做成光伏、储能、电池一体化的集装箱设计，在容量比较小的场合，储能电池占用面积比较大，如果系统设备放在特定区域，没有空间，可以室外放置一个集装箱，整体封装。
通信微电网的关键技术：1、微电网能量管理策略，通过管理微电网中负荷的运行状态，保证微电网经济可靠运行。要形成微电网，后台的能量管理、调度和策略控制必不可少。2、并离网无缝切换技术，保证了微电网中重要负荷的供电可靠性，对大电网的安全可靠运行起到了重要作用。3、VSG功能，增加系统惯性，维持系统电压、频率的稳定性。
（2）直流微电网
直流微电网主要应用于电动汽车充电站、工商业园区及一些应急供电场合。系统组成主要考虑两点：1、最大限度发挥光伏的作用。因为微电网中光伏和储能环节不可或缺，而储能是整个微电网设备的核心部件。光伏发电一般为直流电，光伏发出的直流电通过中间设备并入直流母线，通过中间的直流变换器将电池接入系统，这样光伏发电就不需要逆变再整流回来给电池充电，整个系统的转换效率会很高。2、目前电动汽车的充电技术主要采用交流充电桩或者直流充电桩，这种充电桩的能量来源于交流电，建设直流微电网，将能量通过直流充电直流变换后流向电动汽车直接充电，最大限度提高系统的转换效率和利用效率。整个系统通过储能变换器与电网连接，起到互补作用，当光伏能量不足或者负载供电不足、直流源等类似负载需要供电时，可以从电网中提取电能；当光伏用电不够用时，可以利用剩余电能上网。
直流微电网的特点：1、直流微电网采用直流母线耦合技术，减少交流到直流的转换损耗。2、充分利用光伏发电，实现微电网系统功率平衡。3、尽量减少电网侧配电容量，因为供电时很多负载都是从电网拉电，电网侧变压器配置容量会很大，如果直流负载很多，可以采用直流微电网来解决。4、作为简易应急电源，本应急电源不能像常规UPS一样实现无缝电源切换，但切换时延可以控制在15毫秒以内。
直流微电网的关键技术1.能量管理系统，即采用一套软件对系统能量进行策略控制和调度。2.直流换流器阻抗匹配技术。该阻抗匹配电路可以减小滤波电路和输出负载变化时对换流器谐振电路谐振频率的影响，使得换流器谐振电路的谐振频率在运行时仅在一个很大的频率范围内变化，保证换流器有较高的转换效率，简化换流器的控制电路。3.分段母线分布式协同控制技术，保证了协同的稳定性和系统的适应性。
（3）交直流混合微电网
交直流混合微电网综合了前面两种微电网类型的所有特点，功能非常强大。整个系统的组合对设备和技术的要求非常高。在储能、PCS等方面，如果分布式能源接入整个系统的协调和控制处理不好，系统就会瘫痪。交直流混合微电网可以广泛应用于海岛、无电地区、工商业园区等场景。
1MWh集装箱储能技术方案及应用
（1）微电网储能解决方案
一体化电池、BMS、变流器、智能开关柜、EMS等核心部件全部放在一个集装箱内，用一个40尺集装箱就可以实现，该一体化解决方案可以应用在储能电站的调峰调频，或者梯次电池的利用，应急电源的场合，以及一些商业化的调峰填谷应用。
2. 电站储能解决方案
储能电站整个系统规模比较大，个人建议PCS和电池部分分开，放在单独的箱体中，这样在维护和电池通风散热方面会更加合理。
3. 机柜储能解决方案
一体化储能解决方案适用于小型商业储能应用。通过将PCS和电池模块放置在机柜中，整个系统占用的空间相对较小。
1MWh储能集装箱设计
1MWh储能集装箱的设计主要分为两部分：
1、电池舱：电池舱主要包括1MWh电池、电池架、BMS控制柜、七氟丙烷灭火柜、冷却空调、烟雾感应照明灯、监控摄像头等。电池需要配备相应的BMS管理系统。电池类型可以是锂铁电池、锂电池、铅碳电池和铅酸电池。铅酸电池能量密度低，体积大，一个标准的40尺集装箱可能装不下，目前主流的标准设计是1MWh磷酸铁锂电池。冷却空调根据仓库内的温度实时调节。监控摄像头可以远程监控仓库内设备的运行状态。最后可以组成远程客户端，通过客户端或app对仓库内设备的运行状态和电池状态进行监控和管理。
2、设备仓：设备仓主要包括PCS和EMS控制柜。PCS可以控制充电放电过程，进行交直流转换，在无电网时可直接给交流负载供电。在储能系统应用中，EMS的功能和作用是比较重要的，在配电网方面，EMS主要通过与智能电表通讯采集电网实时功率状态，实时监测负载功率变化，控制自动发电，评估电力系统状态的安全性。在1MWh系统中，PCS与电池的比例可以是1:1或1:4（储能PCS 250kWh，电池1MWh）。
1MW集装箱式变流器的散热设计采用前向配电、后向排电的设计，此设计适用于将所有PCS放置于同一集装箱内的储能电站。
集装箱内部配电系统的布线、维护通道、散热设计等均进行整合优化，方便长途运输，并降低后续的维护成本。
3.标准兆瓦级储能解决方案组成
标准的MW级储能解决方案集成了电池、BMS、PCS、EMS等多种功能，多数系统以PCS为核心基础设备，通过集成电池、BMS、EMS等多种功能，提供定制化、一站式的储能解决方案。
储能微网成为能源互联网关键基础设施
- 储能微电网在能源互联网中的作用
储能和互联网是一一对应的，储能里的能量对应着互联网里的数据；电池就是所谓的储能，对应着互联网里的缓存；储能变流器这个双向转换设备对应着互联网里路由器的角色；储能里的微电网相当于一个局域网；所有的数据和设备加在一起就构成了能源互联网，相当于互联网的结构。
2. 储能应用
发电侧：解决弃风弃光问题，平抑波动。目前部分地区弃风率达到10%-15%，弃光率达到15%-20%。发电侧配备储能，可以平抑发电量，对电网的冲击会大大降低。
电网侧：参与电网频率调节，提高稳定性。目前调频市场有些地方采用火电调频，但火电调频响应时间和周期相对较长。储能输出功率变化很快，一般能在10秒内响应。储能调频相比较而言有优势。
用户侧：储能、削峰填谷、赚取峰谷电价差。
储能微电网发展的挑战与障碍
目前整个储能市场处于不温不火的状态，主要有两方面的原因：一是政策和成本。国家对于电动汽车的政策补贴力度非常大，因此对储能系统或者电池进行补贴之后，会降低整个系统的成本，减少初期投资，提高系统的收益。二是技术层面。首先，有源配电网的发展还存在制约因素和技术难度；能量管理技术还有待探索；微电网与大电网的协调优化运行技术有待提高；储能变流器的电网适应性以及对电网的支撑技术方面，对储能PCS厂家存在技术要求和门槛。人们认为政策和成本是目前主要的问题。
储能微电网发展的机遇与前景
（1）光伏、风电高渗透率对电网稳定性带来挑战。研究发现，光伏发电最高渗透率一般不超过25%-50%，否则电网可能出现电压升高、云变化引起的电压波动、电压过低和频率波动引起的大面积断线。
（2）电改激活了用户侧储能市场。随着储能成本的进一步下降、峰谷电价体系的完善、峰谷电价、需求侧管理等补偿机制的建立以及电力市场用户侧各类增值业务的开展，用户侧储能市场将会出现，成为我国储能商业化应用的主要领域之一。
（3）随着电动汽车市场的快速爆发，动力电池的有效回收利用、实现电池的顺序利用已成为新能源汽车发展的重要课题之一，并已提上日程。未来汽车电池的市场空间非常大。
（4）光储充微网系统具有投资价值，是一种综合利用绿色能源的能源管理和配置方案，具有较高的经济效益和环境效益。
多支路储能技术在电池梯次利用中的优势
梯次利用关键技术
对于电动汽车退役动力电池的梯次利用，一般需要经过以下几个流程：退役电池回收、电池PACK拆解成单体电池、电池筛选及性能分级、电池重新组合成梯次利用电池模组或PACK。池平衡维护测试
动力电池退役时，整个PACK从车上拆下。不同车型电池包设计不同，其内外结构设计、模块连接方式、工艺技术均有差异，这意味着不可能用一条拆解流水线把所有电池包及内部模块都装上去。那么在电池拆解方面，需要进行柔性配置，将拆解流水线细化为段式，在制定不同电池包拆解作业流程时，需要尽可能复用现有的流水线段式和工艺，提高作业效率，减少重复投入。
对于分步利用来说，拆解到模组级而非电池级是最合理的，因为电池片之间的连接通常都是激光焊接或者其他刚性连接工艺，无损拆解难度极大，考虑到成本和收益，得不偿失。
梯次利用关键技术
PCS采用模块化多支路方案，可以更好的减少电池组的并联数量，每块电池的充电、放电互相不影响。
多支路技术解决的痛点：1、消除不同电池组并联带来的循环问题。2、减少电池梯次利用后复杂的筛选过程，降低梯次电池再利用成本，提高梯次电池的回收效率和利用价值。3、不同电池厂家的电池可以串联，提高系统灵活性。4、BMS采用主动均衡技术方案，可以最大程度的对电池进行均衡保护。
技术优势
1、储能PCS模块化设计，稳定性高，单模块故障不影响其他模块工作，模块生产方便、快捷、高效。
2、用户价值方面，系统可上电进行模块添加、移除、更换维护，单个模块更换时间在10分钟内；模块化冗余并联，避免资源浪费；支持多种能源接入，便捷灵活。
3、采用高效的三电平拓扑技术，并增加零电平变换，IGBT耐压是两电平的一半，开关损耗小；三电平开关频率更高，输出滤波电感减小；三电平多一层阶梯电压，输出电流波形更接近正弦波，谐波含量小，功率因数达0.99。功率因数方面，-1~1可随意调节。
4、独立散热设计。模块采用分层结构，将主控中心与主要发热部件隔离；采用独立风道，保证风腔内有足够的风压。相比混合风道，热设计更优。
光储充一体化技术应用探讨
光储充典型应用模式为交流微网模式，其主要架构包括交流母线、光伏、充电桩、储能及电池等，系统可并网运行，也可离网运行，系统还可配备离网切换设备，实现无缝切换。
光储充应用未来会发展到多能互补的状态，后期不但有光伏、储能，还有热负荷、热泵、分布式能源等都会接入到这个系统中，逐渐演变成一个庞大的微电网系统。
