微電網(wǎng)控制研究綜述

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1、微電網(wǎng)控制研究綜述摘要：微電網(wǎng)技術(shù)作為智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，已經(jīng)成為眾多國(guó)家解決電力系統(tǒng)安全性和可靠性問(wèn)題的重要輔助手段，并成為大電網(wǎng)的有益補(bǔ)充。就微電網(wǎng)整體概述的基礎(chǔ)上，文章對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行控制作了較為詳細(xì)的介紹，對(duì)三類(lèi)微電網(wǎng)經(jīng)典控制方法，文章中也作了分析，分析了并網(wǎng)和孤網(wǎng)兩種不同運(yùn)行模式下的控制策略，并對(duì)微電網(wǎng)研究中存在的問(wèn)題和未來(lái)的研究方向做了分析。關(guān)鍵詞：微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行并網(wǎng)運(yùn)行運(yùn)行控制1.微網(wǎng)的基本概念與結(jié)構(gòu)微網(wǎng)是以分布式發(fā)電技術(shù)為基礎(chǔ)，以靠近分散型資源或用戶(hù)的小型電站為主，結(jié)合終端用戶(hù)電能質(zhì)量管理和能源梯級(jí)利用技術(shù)形成的小型模塊化、分散式的供能網(wǎng)絡(luò)。微網(wǎng)是智能電網(wǎng)的重要組

2、成部分，能實(shí)現(xiàn)內(nèi)部電源和負(fù)荷的一體化運(yùn)行，并通過(guò)和主電網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制，可平滑接入主網(wǎng)或獨(dú)立自治運(yùn)行，充分滿足用戶(hù)對(duì)電能質(zhì)量、供電可靠性和安全性的要求[1]。簡(jiǎn)單了說(shuō)，微網(wǎng)就是包含分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、可控負(fù)荷等的分布式發(fā)電系統(tǒng)。微網(wǎng)的分布式電源主要包括小規(guī)模的風(fēng)電、光伏、CHP、生物質(zhì)、水電等，電能儲(chǔ)存包括（儲(chǔ)能電池、飛輪、超級(jí)電容器、壓縮空氣等等）和熱能儲(chǔ)存（可實(shí)現(xiàn)CHP熱-電解耦，可改變負(fù)荷曲線形狀等）等系統(tǒng)。圖1-1微電網(wǎng)配電網(wǎng)絡(luò)微網(wǎng)主要工作在配電網(wǎng)的中低壓側(cè)，其優(yōu)點(diǎn)是接入方便和運(yùn)行簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)主要是：系統(tǒng)故障退出運(yùn)行、間歇性影響周邊用戶(hù)、能源綜合優(yōu)化困難、對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度提出了

3、挑戰(zhàn)。正是這些缺點(diǎn)成為制約了微電網(wǎng)的發(fā)展。微電網(wǎng)主要有聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行和孤網(wǎng)運(yùn)行兩種運(yùn)行模式。聯(lián)網(wǎng)型微電網(wǎng)具有并網(wǎng)和獨(dú)立兩種運(yùn)行模式。在并網(wǎng)工作模式下，一般與中、低壓配電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，互為支撐，實(shí)現(xiàn)能量的雙向交換。在外部電網(wǎng)故障情況下，可轉(zhuǎn)為獨(dú)立運(yùn)行模式，繼續(xù)為微電網(wǎng)內(nèi)重要負(fù)荷供電，提高重要負(fù)荷的供電可靠性。通過(guò)采取先進(jìn)的控制策略和控制手段，可保證微電網(wǎng)高電能質(zhì)量供電，也可以實(shí)現(xiàn)兩種運(yùn)行模式的無(wú)縫切換[2]。獨(dú)立型微電網(wǎng)不和常規(guī)電網(wǎng)相連接，利用自身的分布式能源滿足微電網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷的需求。當(dāng)網(wǎng)內(nèi)存在可再生分布式能源時(shí)，常常需要配置儲(chǔ)能系統(tǒng)以保持電源與負(fù)荷間的功率平衡，并充分利用可再生能源。這類(lèi)微

4、電網(wǎng)更加適合在海島、邊遠(yuǎn)地區(qū)等地為用戶(hù)供電。我國(guó)微網(wǎng)研究起步較晚，尚處于理論研究和實(shí)驗(yàn)階段，與世界先進(jìn)水平還有差距。但由于我國(guó)可再生能源豐富，且光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等分布式發(fā)電技術(shù)已去的一定研究成果，為微網(wǎng)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。國(guó)家對(duì)微網(wǎng)的研究及建設(shè)大力支持，在863及973計(jì)劃中均有相關(guān)的基礎(chǔ)項(xiàng)目。國(guó)內(nèi)許多高校及科研院所積極開(kāi)展微網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的研究。在微電網(wǎng)的控制策略、儲(chǔ)能技術(shù)、電力電子技術(shù)等方面取得一定進(jìn)展，并對(duì)微電網(wǎng)控制，保護(hù)及能量管理等進(jìn)行研究和實(shí)驗(yàn)。為實(shí)現(xiàn)多分布式電源的接入和保障用戶(hù)高效可靠供電，可以將微網(wǎng)劃分為多個(gè)計(jì)劃性的子微網(wǎng)。南方電網(wǎng)公司的云電科技園的智能電網(wǎng)工程建立了一

5、種包含2個(gè)子微網(wǎng)的微網(wǎng)系統(tǒng)，并且具有并聯(lián)和串聯(lián)2種運(yùn)行結(jié)構(gòu)，可以在不同運(yùn)行狀態(tài)間切換。該微網(wǎng)系統(tǒng)采用分層控制，在中央控制器的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)下，實(shí)現(xiàn)多子微網(wǎng)系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)線功率控制和模式切換。圖1-2微電網(wǎng)拓?fù)鋱D微網(wǎng)作為電網(wǎng)的有益補(bǔ)充和分布式發(fā)電的高效利用形式，微網(wǎng)在可再生能源大規(guī)模利用，環(huán)境質(zhì)量改善，電網(wǎng)安全性提高和節(jié)約建設(shè)投資等方面具有重要作用，必將成為未來(lái)電力系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。鑒于我國(guó)的能源短缺，環(huán)境壓力大的國(guó)情現(xiàn)狀，開(kāi)展微網(wǎng)的研究意義重大。2.微網(wǎng)控制的關(guān)鍵技術(shù)在微電網(wǎng)研究領(lǐng)域，最為關(guān)鍵的技術(shù)是微電網(wǎng)的運(yùn)行控制。微電網(wǎng)控制的基本要求是[3]：任一微電源的接入，不對(duì)既有的微電網(wǎng)系統(tǒng)造

6、成明顯影響；能夠協(xié)調(diào)微電網(wǎng)的發(fā)電出力與負(fù)荷，自主選擇運(yùn)行點(diǎn)；能夠穩(wěn)定地在并網(wǎng)和孤網(wǎng)兩種模式下運(yùn)行，并在兩種模式之間平滑切換；可以對(duì)有功、無(wú)功進(jìn)行獨(dú)立控制；具有自主校正電壓跌落和系統(tǒng)不平衡的能力。目前，已經(jīng)形成三類(lèi)經(jīng)典的微電網(wǎng)控制方法：第一，基于電力電子技術(shù)“即插即用”和“對(duì)等”概念的控制方法[4]。該方法根據(jù)發(fā)電機(jī)的下垂特性將不平衡功率動(dòng)態(tài)分配給各機(jī)組承擔(dān)，具有簡(jiǎn)單、可靠、易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。第二，基于能量管理系統(tǒng)的控制[5]。該方法采用不同的控制模塊分別對(duì)有功和無(wú)功進(jìn)行控制，很好地滿足了微電網(wǎng)的多種控制要求。第三，基于多代理技術(shù)的微電網(wǎng)控制。該方法將計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的多代理技術(shù)應(yīng)用到微電

7、網(wǎng)，代理的自治性、自發(fā)性等特點(diǎn)能夠很好地適應(yīng)和滿足微電網(wǎng)分散控制的要求。由于微電網(wǎng)有并網(wǎng)和孤網(wǎng)運(yùn)行兩種模式，控制方法和策略也不盡相同。2.1并網(wǎng)運(yùn)行模式下的控制并網(wǎng)運(yùn)行模式下，微電網(wǎng)通過(guò)公共并網(wǎng)點(diǎn)與大電網(wǎng)相連，一般采用傳統(tǒng)的PQ控制方法，按固定聯(lián)絡(luò)線功率交換計(jì)劃進(jìn)行有功控制，而調(diào)頻則一般由大電網(wǎng)承擔(dān)。同時(shí)，微電網(wǎng)必須具有局部的無(wú)功電壓控制能力，秉承無(wú)功就地平衡的基本原則，盡量減少微電網(wǎng)各電源之間以及微電網(wǎng)與主網(wǎng)之間的無(wú)功功率交換，防止引起電壓越限或振蕩。2.2孤網(wǎng)運(yùn)行模式下的控制