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并离网 / 弱电网微电网
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并离网 / 弱电网微电网

并离网 · 弱电网 · 构网型

并离网与弱电网微电网:在电网不可靠的地方,仍然要有稳定的电

并离网微电网同时具备并网与离网两种运行模式,弱电网微电网则专门针对短路容量低、电压波动大的末端供电场景。 这类系统的技术核心只有一个词:构网型(Grid-Forming)。 跟网型设备像「跟随者」,必须依赖外部电压与频率参考才能工作;而弱电网恰恰缺少这个参考。在这样的线路上,普通跟网型 PCS 会出现电压跌落、频率偏移甚至无法并网。中腾数能的方案通过构网型 PCS 主动建立电压频率基准,再配合并离网无缝切换,实现「有电用电网、没电用储能」。

  • 0ms一体机主动并离网切换
  • <20ms被动切换 / STS 模块切换时间
  • 125%并网不平衡度容忍能力
  • -20%~+15%电网电压适应范围

跟网型与构网型:本质区别

这是弱电网场景选型的第一个分水岭,也是很多「装了设备却带不动负载」的根本原因。

跟网型(Grid-Following)

工作原理:测量外部电网的电压与频率相位,输出电流与之同步。相当于一个「电流源」。

前提条件:必须存在一个足够强的外部电网作为参考。当短路容量不足、远端故障导致电压塌陷时,跟网型设备失去同步基准。

典型表现:末端电压跌落时电流指令无法执行、报并网故障、频率偏移,甚至反复脱网。

构网型(Grid-Forming / VSG)

工作原理:主动建立电压幅值与频率参考,输出电压与相位。相当于一个「电压源」,是系统中真正的主电源。

关键能力:在没有外部参考的条件下独立运行;电压波形由自身算法生成,因此抗扰动能力强。

工程价值:能让光伏、柴油机等跟网型设备「挂」上来并稳定运行,也能独自构成一个孤岛。

一句话判断

如果这条线路在晴天正午、光伏满发时末端电压仍然跌落,那就必须用构网型。 判据很简单:现场测一次并网点短路容量与末端电压,低于标称容量或电压偏差超限,就属于弱电网范畴。

并离网切换的工程实现

切换路径有两条:集成在设备内部,或作为独立模块部署。两者在改造成本与切换时间上差别明显。

01

路径一:PCS 内置切换(一体机方案)

[SP250HAG2T 光储并离网一体机](/zh/product/sp250hag2t-2) 集成 PCM 并离网切换开关,主动切换时间 0ms、被动切换 <10ms。现场只需接入电网与负载两路,系统自动完成判别与切换,无需另配切换装置。这是新建项目最省事的做法。

02

路径二:独立 STS 模块(改造方案)

既有系统要增加并离网能力时,通常在交流母线上加装 [STS200/400/600 静态切换模块](/zh/product/sts200-400-600):额定 200/400/600kW,最大交流电流 330/660/1000A,切换时间 <20ms,集成网侧与负荷侧双向检测、LocalEMS 与 RS485/CAN/4G 通讯。缺点是多一次能量转换损耗与设备成本。

切换时间意味着什么

切换时间的工程含义取决于负载性质。照明、IT 与控制回路可接受百毫秒级中断;而精密加工、医疗设备、半导体产线在瞬断时可能直接产生废品或停机。选型时应按最敏感的那一类负载来定切换时间,而不是按平均需求。

中腾数能并离网 / 弱电网产品组合

主力为构网型一体机,辅以壁挂式机型与独立切换模块,覆盖 30kVA 至 500kVA。

弱电网场景的技术难点

弱电网的四个典型症状,彼此关联但需要分别处理。

难点一

短路容量低,电压易波动

短路容量决定了电网「有多硬」。容量越小,同等功率扰动引起的电压偏移越大。末端线路在接入大功率光伏或储能后,电压可能跌出 GB/T 12325 允许的 ±7% 区间;并网点电压一旦塌陷,普通跟网型 PCS 会直接报并网故障。

难点二

电压不平衡与谐波

单相负载占比高的农网与末端线路,电压不平衡度可能远超标准。中腾数能机型并网不平衡度容忍 125%、离网侧 100%,输出电压谐波在阻性负载下低于 2%——这决定了在不平衡负载下能否保持设备不因过流保护而误动作。

难点三

频率波动与惯量不足

大量同步发电机退出后,系统等效惯量下降,频率对功率失衡更敏感。构网型 PCS 通过自身控制环主动响应频率变化,等效于为系统补充虚拟惯量,这也是它在弱电网中电压频率更稳的原因。

难点四

末端电压跌落

距离并网点越远,线路压降累积越明显。一个典型的实测方法:满载时段测并网点与末端电压差,若偏差超过 7%,该线路应按弱电网设计,并把 PCS 选型从跟网型调整为构网型。

所有一体机均内置构网运行能力与并离网切换开关;SP250HAG2T 另内置隔离变压器,适合对电气隔离有要求的项目。

典型应用场景

VSG 构网型光储

光伏大发导致末端电压抬升的地区,用构网型 PCS 反向吸收功率,稳定电压的同时完成光伏消纳。

台区储能

农村低压台区的电压治理。壁挂式机型部署快、占地小,适合分散布置。

光储柴交直流耦合微电网

光伏、电池、PCS 共用直流母线,直流耦合充电效率高于 99.3%,减少一次能量转换。

弱电网地区工厂

电压跌落导致设备频繁重启或电能质量不达标,需先解决供电质量再谈节能。

海岛与偏远地区

电网末端或间歇供电场景,需要在有市电时并网运行、停电时自动接管关键负载。

关键负载保供电

对切换时间敏感的产线与医疗场所,按最敏感负载选择切换时间指标。

应急电源与柴储

电网停电时由储能接管,同步启动柴油机作为长时后备,两者按 SOC 分工。

光伏套利配储

并网点存在电压越限约束的新能源项目,配置构网型储能可同时满足并网规范与消纳要求。

设计与实施要点

  1. ① 明确并网点与切换点位置

    两者的位置直接决定切换时的瞬态。若切换点离关键负载很远,切换瞬间的电压暂降会先传到负载。工程上应把切换点尽量靠近负载侧,或在关键负载前加装过渡电容。

  2. ② 确定 SOC 运行窗口

    并离网系统的 SOC 窗口比纯并网系统窄得多:既要为削峰填谷留出可调度区间,又要为停电时的备电保留能量。工程上通常把放电下限设在 30%~40%,具体取决于保电时长要求与电池循环寿命的权衡。

  3. ③ 校核负载启动冲击

    切换到离网的瞬间,电池要独自承担全部负载的启动冲击。中腾数能机型普遍支持 1.1 倍长期 / 1.25 倍短时过载(SP60HCG2 达 150%),但仍需按最大单台电机 6~7 倍的启动电流单独核算,不能用总额定功率代替。

  4. ④ 保护与防孤岛

    并离网系统的保护逻辑比纯并网复杂:既要有防孤岛保护(防止非计划孤岛),也要保证计划性孤岛(切换后)能正常成立。两者需要不同的判据与延时,设计时必须分别配置,不能共用一套定值。

  5. ⑤ 多机并联的通讯与协调

    多台构网型 PCS 并联时,必须保证主频源唯一。工程上通常指定一台为主机建立电压频率基准,其余为从机跟随;若同时有两台建立基准,会出现抢频与环流。SP250HAG2T 与 SP375/500HAG2 均支持 3 台并机。

  6. ⑥ 环境与防护等级

    弱电网项目多位于户外或半户外:壁挂式机型用 IP65(SP135HAPSS),一体机柜体用 IP54(SP250HAG2T、SP375/500HAG2)。高温地区注意 45℃ 以上降额,高海拔 2000m 以上同样需要降额。

项目实景

项目实景
光储柴一体化微电网
项目实景
集装箱式储能舱
项目实景
PCS 柜并联布置
项目实景
并离网切换柜
项目实景
电池舱与消防配置
项目实景
光伏阵列与储能方阵
项目实景
矿区微电网现场
项目实景
并网切换与保护
项目实景
交流配电与保护

常见问题

并离网切换会不会导致设备停机?

不会。构网型 PCS 在切换过程中保持运行——这是它与「先停机、再重启」型方案的根本差别。中腾数能一体机主动切换时间 0ms、被动切换 <10ms,切换过程中负载不间断。真正会停机的是纯跟网型设备,因为失去电网参考后无法维持输出。

弱电网地区为什么一定要用构网型设备?

因为弱电网恰恰缺少跟网型设备赖以工作的东西——外部电压与频率参考。在短交容量小的线路上,并网点电压可能跌落到使跟网型设备失锁的程度。此时唯一能主动建立电压的是构网型 PCS。这也解释了为什么有些项目「并网正常、用电却带不动」:不是设备功率不够,而是它无法在弱参考下工作。

已经装了普通并网储能,能升级成并离网吗?

取决于现有设备是否支持离网运行。多数普通并网 PCS 不具备离网输出能力,无法通过软件升级获得该功能,需要更换设备。可行的折中方案是在交流母线上加装独立 STS 模块并接入可离网运行的储能,但这通常仍要新增一套储能。因此在项目初期就明确是否需要并离网,比事后改造经济得多。

构网型设备在并网模式下会不会有额外损耗?

构网型与跟网型的功率变换级设计接近,同等效率水平。真正的损耗差异来自拓扑结构而非控制方式:一体机把 MPPT 与配电集成在柜内,减少了额外的交流汇流环节;交流耦合方案则多一段变换。是否值得,应结合切换能力需求而非损耗差异来判断。

如何验证切换时间?

现场实测:在关键负载上加装功率记录仪(或用示波器),人为断开并网点,记录负载电压中断时长。中腾数能产品出厂指标为主动 0ms、被动 <10ms,实际值受开关机械动作与检测逻辑影响,验收时应以实测为准并写入验收报告。

油机混动是怎么实现的?

本质是让柴油机只工作在高效区间。当电池 SOC 低于阈值、或负载超过 PCS 输出能力时,柴油机启动并与 PCS 并联供电;当 SOC 充足且负载较小时,油机停机,全部由电池承担。EMS 按 SOC 与负载实时决定谁出力。中腾数能一体机内置油电混动策略,并支持油机自动启停。

您的线路属于弱电网吗?

提供并网点位置、线路长度与实测电压数据,中腾数能可完成弱电网判定,并给出跟网型与构网型的选型建议与切替方案。

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