晶科储能莫桑比克直流耦合微电网解决方案

项目概述

该项目位于莫桑比克，由于电网覆盖率低，国家整体电力普及率仅为31.1%，而该项目所在地的电力接入率甚至不到1%。莫桑比克的电力供应主要依赖水力发电，但由于国土面积广阔且人口分布稀疏，水电站的电力输送和分配成本高昂，难以大规模覆盖全国。因此，离网光伏发电成为最优选择，以确保偏远地区居民能够获得稳定的电力供应。

晶科储能微电网解决方案通过光伏（PV）系统采集太阳能，为当地居民提供电力，同时结合储能系统（ESS）存储多余电量，弥补光伏发电的间歇性，确保全天候供电。

直流耦合微电网系统单线图

解决方案

本项目采用945kWh磷酸铁锂（LFP）电池储能系统、250kW混合功率转换系统（PCS）、250kW直流-直流转换器（DC-DC Converter）、200kWp光伏系统、100 kVA柴油发电机（DG），以及能源管理系统（EMS），在撒哈拉以南非洲成功打造了一套高效的混合微电网解决方案。其主要优势包括：

A高效直流耦合模式

白天，光伏系统通过直流-直流转换器直接为社区负载供电，同时为电池充电，无需额外配置光伏逆变器。这种直流耦合设计可提高整体系统效率，并降低资本支出（CAPEX）。夜间，储能电池为社区供电，显著减少柴油发电机的使用。当电池电量耗尽时，EMS将自动启动柴油发电机（DG），实现无缝电力转换，确保供电稳定。

B构网PCS

本项目采用构网（Grid-forming，GFM）PCS以保障持续供电。构网PCS的工作方式类似于同步发电机，能够独立供电或与其他同步电机（如柴油发电机DG）协同运行。在DG断开时，构网PCS可维持系统稳定运行，并在DG重新接入后平稳过渡，确保系统稳定性。

C智能静态转换开关

本项目配备了智能静态切换开关（Static Transfer Switch, STS），该设备可在两路独立的交流电源之间自动切换，以保障关键负载供电不中断。借助STS和微电网的实时监测功能，切换时间控制在20ms以内，使负载无感知供电变化，确保系统运行的连续性。

直流耦合微电网系统拓扑结构图

运行模式

在本项目中，储能系统（ESS）的目标是最大化光伏（PV）发电的利用，同时最小化对柴油发电机（DG）的依赖。因此，电池将优先利用光伏发电进行充电，并在可允许的放电深度（DoD）范围内进行放电。

白天，光伏系统为负载提供所需电力，并将多余电量用于电池充电。EMS（能源管理系统）会实时监控能量流，并调节PCS（功率转换系统）以维持能量流和充电过程的平衡。

当光伏发电量下降时，PCS将自动增加输出功率，以满足负载需求。

夜间，储能系统释放电能，为负载供电。当电池的荷电状态（SoC）降至最低阈值时，EMS会自动启动柴油发电机（DG）无缝接管供电，确保电力不中断。

以下图例展示了典型的能量流动路径以及日常发电数据：

Jinko ESS云端储能系统有功功率对比图

客户收益

微电网是一种本地独立运行的电力系统，可以在脱离传统电网的情况下，向小规模社区或特定地点（如大学校园、医院或商业综合体）提供稳定的电力供应。在DC耦合光伏（PV）+储能系统（ESS）微电网的应用中，以下关键点值得关注：

更高的能源效率、更可靠的电力供应、更加简化的基础设施

A更高的能源利用率

DC耦合光伏+储能系统（PV-ESS）能够最大化可再生能源的使用，这对微电网尤为重要。它不仅提高了能源自给率，还减少了对柴油发电机或传统电网的依赖，降低了运行成本。

B更可靠、更稳定的供电

DC耦合系统能够直接存储光伏发电的多余电能，避免了DC/AC转换带来的能量损失。这种架构减少了系统中的部件数量，降低了故障风险，从而提高了电力供应的稳定性。此外，高效DC/DC转换器具备良好的兼容性，便于更换和未来的系统扩展。

C基础设施简化

微电网通常需要多种能源系统、储能设备、和复杂的控制方案。而 DC 耦合系统组件更少、能量转换环节更少，简化了集成和管理。晶科提供完整的光伏+储能系统解决方案，涵盖从设备供应到调试的全过程，现场土建需求较少，大幅降低客户的安装成本和施工难度。

在微电网应用中，DC 耦合光伏 + 储能系统（PV-ESS）效率提升、成本节约和灵活性方面具有显著优势，进一步增强了微电网的稳定性与可持续性。这种集成方案能够助力微电网实现长期可靠、可持续、高效的能源供应目标，为社区提供稳定的清洁能源解决方案。

灵活的能源管理

A更智能的能量存储与释放

相比于传统的光伏逆变器，DC耦合系统依靠内置的DC/DC转换器，可以更灵活、更高效地管理储能系统的充放电策略，从而优化微电网的整体能量使用。

B稳定的电压与功率调控

系统在设计时充分考虑了电压管理，确保光伏阵列与储能系统的兼容性，使整个系统能够在安全且高效的参数范围内运行。