1 技术简介

微电网是由分布式电源、储能装置、负荷及控制装置等构成的 小型发配电系统，可灵活切换并网与孤网两种运行模式，是助力新 能源消纳、提升电网供电可靠性的重要载体。  

并离网型储能变流器是微电网中的核心电力电子装置，兼具构 网与跟网双重运行能力，可根据微电网运行场景灵活切换工作模式： 跟网模式下本质为电流源，依托电网的电压和频率工作，通过锁相 环实现同步，适配大电网稳定运行的并网场景；构网模式下本质为 电压源，可模拟同步发电机的外特性与惯量特性，无需锁相环，通 过功率同步控制独立构建稳定的电压和频率参考，为微电网提供电 压支撑、频率调节及惯量支撑，适配孤岛运行或电网稳定性差的并 网场景。该类型变流器既可并网运行，也能独立实现微电网孤岛稳 定运行，尤其适用于新能源比例高、电网工况复杂的地区，如西北、 新疆、西藏、海岛和海外弱电网地区及场景，能有效解决微电网中 新能源发电随机性、波动性带来的多场站宽频震荡、惯量水平低、 电压和功角稳定性差等问题，提升微电网对分布式电源的接纳能力 和运行可靠性，契合新型电力系统 “源网荷储” 一体化发展理念。

华自科技 HZ-PCS 系列并离网型储能变流器是适配微电网应用 的关键电能变换设备，集构网控制、跟网控制、储能充放电管理、 功率调度、数据采集、故障保护、远程监控等功能于一体，适配锂 电池、液流电池等多种储能单元，广泛适用于工商业微电网、园区 微电网及新能源场站微电网等各类应用场景。

2 微电网系统结构

微电网系统结构如图 2 所示，系统支持多台并离网型储 能变流器并联运行，可根据电网工况灵活切换构网 / 跟网模 式，同步接入光伏、风电等分布式电源及各类用电负荷，依 托智能能量管理系统实现源、网、荷、储各环节的协同控制 与高效调度，保障系统整体稳定运行。

一体化微电网系统中，储能变流器核心配套系统及设备 包括：

 ① 储能变流器 

② 储能电池单元（含电池、电池管理系统 BMS）

③ 微电网协调控制器 （微电网系统的大脑，负责 统一调度分布式电源、储 能、负荷）

 ④ 微电网能量管理系 统（EMS系统）

 ⑤ 保护装置

 ⑥ 并网开关与离网切换装置

3 微电网系统特点

（1）运行模式灵活，多模式无缝切换 

支持与大电网并网运行、脱离大电网孤网独立运行两种 核心模式，依托对储能设备充放电速度、逆变器输出功率的 精准控制，可实现模式间的平滑无缝切换，切换过程无电压 中断、功率波动，相较于传统依赖复杂控制环路、故障频发 的切换方案，稳定性与可靠性大幅提升。并网时可与大电网 实现能量双向交互，孤网时能依靠内部分布式电源、储能及 核心构网设备（如储能变流器）维持自身电压和频率稳定， 保障内部负荷持续供电，适配大电网故障应急、偏远地区无 电网覆盖、重要负荷不间断供电等多种场景。 

（2）多模式支撑能力强，全工况运行稳定性高

依托并离网型储能变流器的构网 + 跟网双重能力，可根 据电网状态智能匹配工作模式：大电网稳定时，跟网模式高 效适配电网同步要求，降低控制复杂度；大电网波动或孤网 运行时，构网模式独立建立电压和频率基准，摆脱对大电网 的绝对依赖。构网模式下可模拟同步发电机的惯量和阻尼特 性，快速响应负荷突变、新能源出力波动带来的电网扰动， 实现毫秒级调频调压，有效抑制电压暂降、频率偏移等问题； 跟网模式下精准跟踪电网相位，保障并网功率平稳，相比传 统单一模式配网设备，系统在不同电网工况下的抗干扰能力 和运行稳定性大幅提升。

（3）兼容多源接入，新能源消纳率高

可无缝对接光伏、风电、燃气轮机、生物质能等多种分 布式电源，通过能量管理系统实现各类电源的协同调度；能 有效平抑光伏、风电等新能源发电的随机性、波动性，将新 能源出力与负荷需求精准匹配，大幅提升新能源就地消纳率， 减少弃光、弃风现象，最大化利用可再生能源，契合 “双 碳” 目标要求。 

（4）供电可靠性突出，精准保障重要负荷

作为大电网的补充和备份，可实现对区域内负荷的 “就 近供电”，减少长距离输电带来的线路故障风险；针对医院、 数据中心、工业园区核心生产线等重要负荷，可通过孤网模 式实现不间断供电，供电可靠性可达 99.9% 以上，远高于传 统大电网单一供电模式，解决了传统配电网对重要负荷保障 能力不足的痛点。

（5）电能质量可控，适配多元负荷需求

配备谐波抑制、无功补偿、电压暂降治理等功能模块， 可对电网中的谐波、三相不平衡、电压波动等问题进行精准 治理，将电压谐波畸变率、频率偏差控制在国标优级范围内； 能根据不同负荷（如精密制造设备、民用负荷、工业大型电 机）的电能质量需求，灵活调节输出特性，满足多元负荷的用电要求。 

（6）调度智能化，经济与社会效益兼具

搭载智能能量管理系统（EMS），可结合新能源出力预 测、负荷需求分析、电网电价政策实现源网荷储的协同优化 调度，通过峰谷套利、需求侧响应、电网辅助服务（调频、 调压）等路径降低运营成本，获取额外经济收益；同时减少 对大电网的电力依赖，降低长距离输电损耗，实现节能降耗， 还能为大电网分担供电压力，提升区域电网的供电灵活性与 抗风险能力，环保示范效应突出，社会效益显著。 

（7）建设运维灵活，适配多场景部署

系统规模可灵活配置，适配工业园区、居民社区、偏远 村镇、新能源场站等多元应用场景；核心设备（如集装箱式 储能变流器、模块化光伏逆变器）支持工厂预制、现场快速 部署，建设周期短，占地面积小；可实现无人值守、远程监 控与运维，大幅降低后期运营维护成本，且支持设备扩容升 级，可适配负荷增长与新能源接入规模提升的后续需求。

4储能变流器运行方式

（1） 构网运行模式

当微电网与大电网解列时，储能变流器运行构网模式作 为主电源独立构网，为微电网内所有负荷提供电压和频率支 撑，同时协调光伏、风电等分布式电源的出力，实现分布式 电源与负荷的功率平衡，保证孤岛微电网的稳定运行。该模 式适用于大电网故障停电、偏远地区无大电网覆盖等应用场 景，可保障医院、数据中心、工业园区等重要负荷的不间断供电。

（2）跟网运行模式

微电网与大电网并网运行时，储能变流器运行跟网模式 跟随大电网电压和频率，同时发挥主动支撑作用，参与微电 网的功率调节和电网辅助服务：

① 平抑新能源波动：实时补偿光伏、风电的出力波动， 保证微电网并入大电网的功率稳定，避免新能源波动对大电 网造成冲击；

② 峰谷套利：在电网谷段低电价时充电，峰段高电价 时放电，降低微电网运营成本；

③ 调压调频：响应大电网的电压和频率调节需求，为 大电网提供辅助服务，获取额外收益，同时提升区域电网的电能质量。

5应用案例

由公司承包的国外某微电网项目聚焦“光伏+储能+ 负荷”一体化供电系统构建，配置2009.34kWp光伏装机 容量（配套1980kW逆变器）、2台华自科技HZ-PCS630并 离网型储能变流器（总功率1260kW，构网模式运行）及 860kW/1720kWh储能电池，旨在为当地提供稳定电力保障。

项目现场面临多重挑战：电力配套设施老旧，线路及自 动化设施不完善，开关需人工逐相分合、操作前需人工协调， 故障处理快速性与选择性不足，应急响应效率低；负载分布 不均，易引发电压电流大幅波动，影响系统稳定性；缺乏统 一调度体系及标准化流程，负荷投切随意，无科学管控；负 载功率无自动调控，增减持载需人工操作刀闸/断路器，时效慢，无法适配动态变化；同时，当地负荷最高达2000kW， 叠加光伏随机性、间歇性（极端情况下出力为0），对变流器 的动态适配能力提出高要求，给系统稳定运行带来压力。

针对上述痛点，华自科技储能变流器技术团队开展定制 化研发，重点优化控制程序，攻克了动态负荷场景下变流器 的系统稳定性核心难题，突破了变流器与负荷动态变化的适 配瓶颈。经优化后，系统依托变流器核心支撑，实现“光伏 +储能+负荷”协同稳定运行，有效化解了设施老旧、管理不 规范及动态负荷带来的多重风险。

作为海外微电网“光伏+储能+负荷”一体化供电的示 范案例，该项目全面满足了当地居民日常用电的可靠需求， 解决了长期以来的电力供应不稳定问题，为海外类似老旧设 施、动态负荷场景的微电网建设提供了可复制的技术路径， 凸显了中国储能技术在海外微电网应用中的示范价值，为全 球偏远地区或基础设施薄弱区域的稳定供电提供了中国方案。

6总结

并离网型储能变流器作为微电网的核心构网、跟网与能 量调节设备，兼具构网和跟网双重运行能力，可根据电网工 况灵活切换工作模式，既在跟网模式下高效适配大电网稳定 运行需求，又能在构网模式下模拟同步发电机的外特性，独 立构建电压和频率基准，精准破解了传统微电网依赖大电网 支撑、新能源消纳效率低、不同电网工况下运行稳定性不足 等行业痛点，成功实现了微电网的全工况稳定运行、多源协 同与智能调度，是构建新型电力系统的关键装备。

并离网型储能变流器在微电网中的应用，充分发挥了构 网 + 跟网的双重技术优势，有效实现了电力资源的优化配置 与高效利用，为工业园区、偏远地区、新能源场站、海外弱 电网等各类电网工况复杂的场景提供了安全、稳定、经济的 供电解决方案，兼具显著的经济效益、社会效益与环保效益。 该技术的推广应用，将有力推动 “源网荷储” 一体化发展， 为新型电力系统建设和 “双碳” 目标实现提供强有力的技 术支撑，拥有极为广阔的应用前景与深远的发展价值。

(硬件研发部田斌 供稿)