淺談微電網(wǎng)DER運(yùn)行控制和協(xié)調(diào)優(yōu)化

1、 淺談微電網(wǎng)der運(yùn)行控制和協(xié)調(diào)優(yōu)化 摘要：隨著我國(guó)配電網(wǎng)覆蓋率的逐年增高，電力技術(shù)到了全方位改革的關(guān)鍵時(shí)期，對(duì)微電網(wǎng)的研究也日新月異。本文分析了微電網(wǎng)分布式電源的可控性和逆變器的控制方法并對(duì)其運(yùn)行控制進(jìn)行論述。介紹了幾種分布式電源協(xié)調(diào)優(yōu)化模型，最后指出了分布式電源的電路模型仿真進(jìn)一步的研究方向。關(guān)鍵詞：der；運(yùn)行控制；協(xié)調(diào)優(yōu)化0引言從美國(guó)r.h.lasseter教授系統(tǒng)性提出了微電網(wǎng)的概念開(kāi)始，經(jīng)過(guò)幾十年國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家及電力工作者對(duì)其研究，成為了能源和電力技術(shù)的前沿焦點(diǎn)，iec(international electrotechnical commission)在2010-2030應(yīng)對(duì)能源挑戰(zhàn)

2、白皮書(shū)中稱(chēng)微電網(wǎng)是未來(lái)能源互聯(lián)網(wǎng)中不可或缺的技術(shù)。由于微電網(wǎng)的存在，電力系統(tǒng)開(kāi)始從傳統(tǒng)形式的集中運(yùn)行轉(zhuǎn)變?yōu)閰^(qū)域離散運(yùn)行，從而其在電力系統(tǒng)中將占有關(guān)鍵性地位，成為大電網(wǎng)最重要的環(huán)節(jié)和有力保障。并且隨著對(duì)微電網(wǎng)領(lǐng)域進(jìn)行更深層次的研究，對(duì)整個(gè)能源的使用構(gòu)架和電力部門(mén)實(shí)現(xiàn)多元化供電、能源低碳利用及可持續(xù)發(fā)展等方面具有積極意義。推動(dòng)了多源微電網(wǎng)的運(yùn)行管理機(jī)制向更加多元化的方向發(fā)展。因此，使微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)化、高效化、可靠化運(yùn)行是時(shí)下研究的焦點(diǎn)。本文針對(duì)近年來(lái)微電網(wǎng)技術(shù)所取得的新成就和新進(jìn)展，對(duì)其運(yùn)行控制的兩個(gè)方面：分布式電源（distributed energy resource，edr）的運(yùn)行控制和協(xié)調(diào)優(yōu)化

3、兩個(gè)方向進(jìn)行綜述。在微電網(wǎng)der可控的條件下下，通過(guò)der間的協(xié)調(diào)優(yōu)化來(lái)達(dá)到維持微網(wǎng)的功率平衡和電壓頻率穩(wěn)定，并實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)的并、離網(wǎng)切換等技術(shù)難點(diǎn)1。1 der的運(yùn)行控制由于der在微電網(wǎng)中的比例逐步上升，其控制方法日趨復(fù)雜。按照并網(wǎng)方式可分為旋轉(zhuǎn)型der和逆變型der。逆變型der如光伏發(fā)電，波動(dòng)性較強(qiáng)，需要經(jīng)過(guò)逆變器變?yōu)榻涣鹘尤腚娋W(wǎng)，大部分der屬于此類(lèi)。而旋轉(zhuǎn)型der則有著和同步電機(jī)相似的動(dòng)態(tài)特性如風(fēng)電、小型水電。der從宏觀角度的按可控性分為不可調(diào)度機(jī)組和可調(diào)度機(jī)組2。以自然環(huán)境作為主導(dǎo)因素的風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電，屬于不可調(diào)動(dòng)機(jī)組的范疇，可進(jìn)行一定程度的預(yù)測(cè)，但目前很難進(jìn)行精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)。而燃料

4、機(jī)組如柴油機(jī)和燃料電池等屬于可調(diào)用機(jī)組的范疇。微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)首先進(jìn)行不可調(diào)動(dòng)機(jī)組的出力，并根據(jù)所得結(jié)果制定可調(diào)機(jī)組的工作計(jì)劃。同時(shí)，從微觀角度上根據(jù)der在微電網(wǎng)中所起的作用和逆變器接口的類(lèi)型采取了不同的控制策略，一般可分為主要分為:恒功率控制、恒壓/恒頻控制和下垂控制三種3。這三種控制方式及其組合和改進(jìn)是支撐著微電網(wǎng)系統(tǒng)的整體控制策略。文獻(xiàn)4介紹了一種多環(huán)反饋控制器，解除了等效阻抗和p-u控制之間的約束關(guān)系，使改進(jìn)的下垂控制器在不同der并聯(lián)系統(tǒng)應(yīng)用中具備較強(qiáng)的robust性能，在抑制系統(tǒng)環(huán)流和功率分配精度方面有很明顯的優(yōu)勢(shì)。還有一種基于虛擬同步發(fā)電機(jī)(virtual synchrono

5、us generator)技術(shù)的微電網(wǎng)逆變器控制器，該控制器與下垂控制器相比，有效降低系統(tǒng)環(huán)流。2 der的協(xié)調(diào)優(yōu)化目前，許多研究人員都在研究微電網(wǎng)的der協(xié)調(diào)優(yōu)化問(wèn)題，然而，傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)有著很大的局限性，許多方法都不能求解非光滑和非單調(diào)增長(zhǎng)的建模函數(shù)，基于計(jì)算智能和人工智能的非常規(guī)方法已經(jīng)被用于求解微電網(wǎng)中der協(xié)調(diào)優(yōu)化問(wèn)題。為了構(gòu)成最優(yōu)運(yùn)行模式，首先應(yīng)明確能量協(xié)調(diào)控制的數(shù)量，而微電網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)約束形式少、der類(lèi)型多樣、控制管理機(jī)制復(fù)雜、運(yùn)行狀態(tài)靈活，結(jié)合der本身的結(jié)構(gòu)、功效和相互間的投切、影響，使得數(shù)學(xué)模型和協(xié)調(diào)優(yōu)化在微電網(wǎng)的研究中有十分重要的意義。如何建立精確恰當(dāng)?shù)膁er協(xié)調(diào)優(yōu)化模型

6、，是其對(duì)微電網(wǎng)動(dòng)態(tài)、靜態(tài)穩(wěn)定性影響研究和在高自由度的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)下各der容量?jī)?yōu)化配置的重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值的關(guān)鍵。文獻(xiàn)1構(gòu)建了滾動(dòng)時(shí)域優(yōu)化控制框架，使用了有跟蹤性能的gm模型預(yù)測(cè)了實(shí)際風(fēng)速，解決了以風(fēng)力發(fā)電為主的微電網(wǎng)的雙側(cè)隨機(jī)問(wèn)題對(duì)協(xié)調(diào)控制產(chǎn)生的影響。文獻(xiàn)6利用遺傳算法對(duì)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的含有各種der的微電網(wǎng)進(jìn)行仿真計(jì)算，從而達(dá)到協(xié)調(diào)優(yōu)化管理的目的。文獻(xiàn)7將細(xì)菌覓食算法加以改進(jìn)，對(duì)混合微電網(wǎng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)化。同時(shí)英國(guó)有學(xué)者提出了一種(multi-source /multi-product,msmp)多源多產(chǎn)品的分層能量管理系統(tǒng)，將傳統(tǒng)的基于能量集線器的調(diào)度方法與遞階控制相結(jié)合，采用分層ems(energy

7、management system) ，使msmp微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。文獻(xiàn)8提出了一種基于預(yù)測(cè)控制的der優(yōu)化管理方法，相比較于pso方法，該方法具有高性能、快收斂、高效率的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)下國(guó)際上對(duì)微電源最基礎(chǔ)電路模型的建模，在不同的適用環(huán)境和優(yōu)勢(shì)需求下呈現(xiàn)出多樣性，因此還未構(gòu)建出具有普適性的der模型。針對(duì)der的協(xié)調(diào)優(yōu)化這一方面有待更深入的研究和完善。3結(jié)論隨著多年對(duì)微電網(wǎng)技術(shù)積累，目前已經(jīng)不在局限于理論和示范工程，目前按照我國(guó)的能源發(fā)展戰(zhàn)略，網(wǎng)內(nèi)der間的協(xié)調(diào)、控制是重點(diǎn)之一。因此對(duì)于der的運(yùn)行控制和協(xié)調(diào)優(yōu)化則是微電網(wǎng)技術(shù)的重要研究?jī)?nèi)容，本文總結(jié)了近年來(lái)在這兩方面的問(wèn)題和進(jìn)展。1. 在der運(yùn)行控

8、制方面，對(duì)于不可控型電源的出力預(yù)測(cè)和逆變口控制方法仍不能滿(mǎn)足以后“即插即用”的要求，所以在傳統(tǒng)的droop控制的基礎(chǔ)上研發(fā)了最新的控制方式，robust性能強(qiáng)、可降低系統(tǒng)環(huán)流的控制方式應(yīng)該是以后主流的研發(fā)方向。2. 在der的協(xié)調(diào)優(yōu)化方面，將der描述成多目標(biāo)函數(shù)采用數(shù)學(xué)模型來(lái)進(jìn)行優(yōu)化求解是行之有效的方法，而當(dāng)下最新的數(shù)學(xué)模型有一定的局限性，開(kāi)發(fā)具有普適性的der協(xié)調(diào)優(yōu)化模型和仿真工具，開(kāi)展機(jī)理研究以達(dá)到微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)化、綠色化、可靠化仍是需要特別重視的工作。參考文獻(xiàn)1. 胡長(zhǎng)斌，王鑫，羅珊娜，等.微電網(wǎng)多微源能量?jī)?yōu)化協(xié)調(diào)控制j.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2015,35(增刊):36-43.2. 吳 雄，

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