微电网控制策略研究

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[摘要]：本文阐述了分布式发电以及微网技术的发展，对微网控制理论进行了详细的分析。从微网自身的特点出发，总结了微网在控制和运行策略等方面与传统电力系统不同的原因。对微网控制的目标和相关设备的作用进行具体的介绍。本文对常见的两种微网电源控制方法---PQ控制和VF控制，也进行简要的说明。将现有的微网综合控制方法从控制策略，馈线功率形式等方面进行了分类总结。

[关键词]：微网 微网综合控制 分布式发电 控制策略

1.引言

随着包括可再生能源和高效清洁的化石燃料在内的新型发电技术的发展，分布式发电系统日益成为满足负荷增长需求、减少环境污染和提高能源综合利用效率及供电可靠性的一种有效途径。其本身具有投资少，发电方式灵活、与环境兼容等诸多优点。因而，分布式发电在配电网中得到广泛的应用。为了解决分布式电源大规模应用问题，整合分布式发电的优势，削弱分布式发电对电网的冲击和负面影响，充分发挥分布式发电系统的效益和价值，学者们提出了微网的概念，以充分挖掘分布式发电系统的价值和效益。微电网是为协调大电网与分布式电源之间的矛盾而提出的。微电网从系统观点看问题，将微电源、负荷、储能装置及控制装置等结合，形成一个单一可控的单元，同时向用户供给电能和热能。基于微电网结构的电网调整能够方便大规模的分布式发电互联并接入中低压配电系统，提供一种充分利用分布式发电单元的机制。

2.微网控制

2.1 微网控制与大电网控制的不同

最初，微电网被视为是传统电力系统的微型版。但实际上，由于微源的类型和渗透深度，负荷特性及电能质量约束条件等，微网控制欲运行策略与传统电力系统有显著的不同，主要原因如下：

1）微源稳态与动态特性，尤其是电力电子耦合单元，与传统大电网的发电单元有所不同；

2）由于单相负荷和单相微源的出现，微网存在单相不平衡的影响；

3）微网供电存在“不可控”电源，如风电单元，太阳能光伏单元等；

4）短期和长期的储能单元在微网控制中起到了非常重要的作用；

5）经济性往往对微网有一定的限制，要求必须随时适应微源和负荷的接入和断开，并保证微网的稳定运行。

由于上述原因的存在，必须对微网的控制进行重新研究，提出新的微网控制策略。

2.2 微网控制的相关设备

微网对外界作为一个模块式的整体，对内部可以提供符合用户需求的电力，实现这些功能必须依赖于微网内部良好的管理和控制，主要包括DG控制器，能量管理器，潮流控制器，继电保护协调器，可控负荷管理器等。

DG控制器主功能包括基本的有功无功控制、电压无功调节、孤立模式下负荷分配与频率调节。它可以对负荷的变化在几毫秒内做出反应，调节逆变器，实现外部功率控制。

能量管理系统是每个微网不可或缺的一部分，其职责是优化微电源的运行。与微网的保护系统和微电源控制系统相比，能量管理系统从整个微网的角度来调度各种装置，因此对于发电和需求的控制是最为有效的。

3.微源控制方法

对于微网内不同的DG单元采用不同的控制策略，即对能输出稳定电能的电源采用V/f控制策略，对受外部条件影响较大的电源采用PQ控制，优化了微网的运行。

3.1 PQ控制方法

PQ控制给定电源的输出有功P和无功Q，无论有无负荷、电压、频率的变化或其他扰动，目标都是保证恒定的功率输出。当逆变器进入微网时，逆变器的输出电压即为电网电压，通过调节逆变器的输出电流，从而实现注入有功功率和无功功率的控制。图中将有功与无功解耦，对电流进行控制，采用PI控制器可使稳态误差为0。利用锁相环技术，可使采用PQ控制的DG能够获得频率支撑。

3.2 VF下垂控制方法

VF控制目标是维持检测点的电压、频率恒定。发生负荷变化或其他扰动，电源的输出有功和无功需要跟踪调节。

其原理为由测得的微型电源输出的电压和电流，计算得到微型电源输出的瞬时有功和无功，然后通过低通滤波器得到平均功率，并与微型电源参考功率比较。最后通过下垂比例控制器，得到微型电源输出的角频率和电压幅值。

4.微网综合控制方法的分类

由于分布式发电的迅速发展，微网技术的不断成熟，微网的控制策略也不断的更新改进，其方法非常多。下面按照不同的控制策略对控制方法进行分类介绍。

1）主从控制

主从控制由上层主控制和底层从控制组成。上层控制器向下层控制单元下发控制命令。主从控制需要可靠地通信线路传递采集和控制信息，通信或者控制软件的故障都可能导致整个系统的不稳定，同时，微网在扩展时还会受到通信成本和通信带宽的制约。

2）对等控制

对等控制是针对采用即插即用式DG的微网提出的控制方法，微网的每个设备以对等的模式进行自动控制，接入或去掉其中1个不会对微网中其他微型电源产生影响。对等控制不需要通信环节，可以实现分布式电源的即插即用，更具优势。

3）基于多技术的微网控制

该方法将传统电力系统中的多技术应用于微网控制系统。的自治性、反应能力、自发行为等特点，正好满足微网分散控制的需要，提供了一个能够嵌入各种控制性能但又无需管理者经常出现的系统。智能的微网综合控制是微网控制的发展方向之一。

5.总结展望

目前微网的控制研究主要集中在分布式电源本身的控制。能量管理系统中的优化控制研究尚刚起步。还需要进行大量的研究。未来的微网控制系统的研究方向主要集中在：1）不同微型分布式发电系统的运行和控制；2）在独立运行模式与并网运行模式下，微网智能型频率、电压控制策略的可行性研究；3）微电网的分散控制方法以及多分散控制器的协调优化算法。

参考文献：

[1] 杨仁花，黄伟，刘令富.微网结构的运行控制[J].中国高等学校电力系统及其自动化专业第24届学术年会论文集，2718-2724

[2] 赵宏伟，吴涛涛.基于分布式电源的微网技术[J].电力系统及其自动化学报，2008，20（1）：121-127

[3] 洪峰，陈金富，段献忠.微网发展现状研究及展望[J].中国高等学校电力系统及其自动化专业第24届学术年会论文集，2661-2666