微電網(wǎng)控制簡介

1、主要內(nèi)容微電網(wǎng)提出的背景與意義微電網(wǎng)的定義與特點微電網(wǎng)的運行和控制微電網(wǎng)的控制策略微電網(wǎng)的控制方式微電網(wǎng)提出的背景和意義集中式發(fā)電 優(yōu)勢實現(xiàn)大規(guī)模，遠(yuǎn)距離的電能傳輸資源優(yōu)化配置和電能的統(tǒng)一調(diào)度利于電力市場的開放 弊端成本高，運行難度大不能靈活的跟蹤負(fù)載的變化對于偏遠(yuǎn)地區(qū)的負(fù)荷不能理想供電難以滿足供電可靠性、安全性、多樣性需求不能滿足節(jié)能和環(huán)保的要求微電網(wǎng)提出的背景和意義分布式發(fā)電 優(yōu)勢滿足負(fù)荷增長需求、提供可靠性高、經(jīng)濟(jì)學(xué)好、多樣性供電污染少、能源綜合利用率高、安裝地點靈活與大電網(wǎng)互為備用 缺點單機(jī)接入成本高、控制困難分布式電源的不可控性、電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，限制隔離來處置 微電網(wǎng)定義與特點 微電

2、網(wǎng)（Micro-Grid）也譯為微網(wǎng)，是一種新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是一組微電源、負(fù)荷、儲能系統(tǒng)和控制裝置構(gòu)成的系統(tǒng)單元。微電網(wǎng)是一個能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)，既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行，也可以孤立運行。微電網(wǎng)是相對傳統(tǒng)大電網(wǎng)的一個概念，是指多個分布式電源及其相關(guān)負(fù)載按照一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成的網(wǎng)絡(luò)，并通過靜態(tài)開關(guān)關(guān)聯(lián)至常規(guī)電網(wǎng)。 開發(fā)和延伸微電網(wǎng)能夠充分促進(jìn)分布式電源與可再生能源的大規(guī)模接入，實現(xiàn)對負(fù)荷多種能源形式的高可靠供給，是實現(xiàn)主動式配電網(wǎng)的一種有效方式，是傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)過渡。 微電網(wǎng)的特點：l并網(wǎng)針對公共連接點l以非集中的方式協(xié)調(diào)分布式電源，減輕電網(wǎng)負(fù)擔(dān)l提高大電網(wǎng)的黑啟動速度微電

3、網(wǎng)的運行和控制微電網(wǎng)的由兩種典型的運行模式-并網(wǎng)模式和孤島模式 并網(wǎng)模式的定義：微電網(wǎng)運行正常狀態(tài)時，微電網(wǎng)與常規(guī)電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運行時向電網(wǎng)提供多余的電能或由電網(wǎng)補(bǔ)足自身發(fā)電的不足。 孤島模式的定義：微電網(wǎng)運行在非正常狀態(tài)時，微電網(wǎng)與常規(guī)電網(wǎng)脫離運行，此時由自身的微電源和儲能元件協(xié)調(diào)控制提供一段時間電能以滿足微電網(wǎng)內(nèi)部需求和穩(wěn)定。微電網(wǎng)控制的主要目標(biāo)調(diào)節(jié)微電網(wǎng)內(nèi)的功率潮流，實現(xiàn)功率解耦控制調(diào)節(jié)微電源出口電壓，保證局部電壓穩(wěn)定孤島模式下，提供電壓頻率參考，實現(xiàn)微電源快速響應(yīng)和功率負(fù)擔(dān)平滑自主實現(xiàn)與主網(wǎng)分離、并聯(lián)或者二者過度 微電網(wǎng)具有控制、協(xié)調(diào)、管理等功能，并由以下系統(tǒng)來實現(xiàn)。 （1）微電源控制器微電

4、網(wǎng)主要靠微電源控制器來調(diào)節(jié)饋線潮流、母線電壓級與主網(wǎng)的解、并網(wǎng)運行。由于微電源的即拔即插功能，控制主要依賴于就地信號，且響應(yīng)是毫秒級的。 （2）保護(hù)協(xié)調(diào)器飽和協(xié)調(diào)器既適用于主網(wǎng)的故障，也適用于微電網(wǎng)的故障。當(dāng)主網(wǎng)故障時，保護(hù)協(xié)調(diào)器要將微電網(wǎng)中重要的負(fù)荷盡快地與主網(wǎng)隔離。其某些情況下微電網(wǎng)中 重要負(fù)荷允許電壓短時暫降，在采取一定的補(bǔ)償措施后可使微電網(wǎng)不與主網(wǎng)分離。當(dāng)故障發(fā)生在微電網(wǎng)內(nèi)，該保護(hù)應(yīng)該在盡可能小的范圍內(nèi)將故障段隔離。 （3）能量管理器能量管理器按電壓和功率的預(yù)先整定值對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度，相應(yīng)時間為分鐘級。微電網(wǎng)的控制策略 微網(wǎng)的控制技術(shù)是微網(wǎng)運行中的一個關(guān)鍵部分。成熟的控制技術(shù)可以提高微網(wǎng)

5、的運行靈活性和提供高質(zhì)量的電能。由于微網(wǎng)內(nèi)部的電源多為可再生能源,不可控性強(qiáng),電源容量小、數(shù)目多且分散，所以傳統(tǒng)大電機(jī)控制方法將不再適用。同時，微網(wǎng)內(nèi)部的電源多通過電力電子裝置連接到微網(wǎng)系統(tǒng)中，這對微網(wǎng)內(nèi)部針對電力電子裝置例如逆變器的控制也提出了更精確的要求。因此，所有微網(wǎng)的特性都要求設(shè)計出針對微網(wǎng)自身的控制策略。 01主從控制03負(fù)荷頻率二次控制02對等控制04聯(lián)絡(luò)線控制常用微電網(wǎng)的控制策略主從控制 主從站控制方式是指在微電網(wǎng)由于強(qiáng)制或計劃與大電網(wǎng)脫離運行，工作在孤島狀態(tài)時，一個微電源以主站的方式運行在VSI模式提供參考電壓和頻率，其他微電源以從站的方式運行在PQ模式提供恒定出力。該控制方式

6、簡單、易實行，并且對孤網(wǎng)運行時保證供電質(zhì)量有較強(qiáng)的優(yōu)勢。但該方法也有較多的局限性： （1） 其要求選擇一個電源作為主站,來負(fù)責(zé)孤網(wǎng)時的電壓頻率的穩(wěn)定問題。 該主站的選擇有較大的限制性：其一，其必須具備較快的出力調(diào)節(jié)能力；其二， 其必須具備足夠大的出力。 （2） 該方法對保證孤網(wǎng)運行下的電能質(zhì)量具有一定的作用，但其不能實現(xiàn)使微電網(wǎng)運行在諸如電能質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性等多目標(biāo)最優(yōu)的狀態(tài)，這與廣義上的協(xié)調(diào)控制是不符合的對等控制 對等控制側(cè)率，是基于電力電子技術(shù)中的“即插即用”和“對等”的控制思想，根據(jù)外特性下降法，分別將頻率和有功功率、電壓和無功功率關(guān)聯(lián)起來，通過相關(guān)的控制算法，模擬傳統(tǒng)電中的有功-頻

7、率曲線和無功-電壓去向，事項電壓和頻率的自動調(diào)節(jié)，無需借助于通信。 采用對等控制策略是，所有的DG地位“平等”，以預(yù)先設(shè)定的控制模式參與有功和無功的調(diào)節(jié)嗎，以位置系統(tǒng)電壓和頻率的穩(wěn)定。當(dāng)有DG因故障退出運行時，不會影響其他正常運行的DG；當(dāng)負(fù)荷增加是，可以直接加入新的采用下垂控制方法的發(fā)電機(jī)組，控制方式和保護(hù)措施無需變化，這就是“即插即用”思想。負(fù)荷頻率二次控制理論 當(dāng)微電網(wǎng)運行在孤島運行時，微電網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷不平衡，儲存單元就類似于同步發(fā)電機(jī)采用二次調(diào)節(jié)恢復(fù)電壓和頻率，二次控制主要指P/f下垂特性的移動實現(xiàn)控制?？刹捎萌缦聝蓚€方法：本地二次控制通過每一個可控微電源的控制器來實現(xiàn)，有MGCC主導(dǎo)的集

8、中二次控制。兩種情況的原動機(jī)的無功功率目標(biāo)值都由頻率偏差來確定。 當(dāng)微電網(wǎng)運行在孤島狀態(tài)時，通過MGCC預(yù)先設(shè)定的頻率特性曲線如圖所示，滿足微電網(wǎng)的內(nèi)功率平衡，通過在孤島和短路條件下驗證，頻率能夠快速恢復(fù)，滿足要求聯(lián)絡(luò)線控制理論 聯(lián)絡(luò)線指主網(wǎng)和微電網(wǎng)之間的鏈接饋線（PCC）,聯(lián)絡(luò)線控制器負(fù)責(zé)管理連接饋線的潮流和電壓，協(xié)調(diào)微電網(wǎng)中個分布電源的出力，如微電源、儲能設(shè)備和可控負(fù)荷。從連接點來看微電網(wǎng)是一個可分離的整體，即微電網(wǎng)是電網(wǎng)的好市民。聯(lián)絡(luò)線控制方法調(diào)節(jié)微電網(wǎng)內(nèi)部的潮流并與大電網(wǎng)進(jìn)行功率交換，也能對PCC點提供電壓支持，還能夠?qū)χ骶W(wǎng)與微電網(wǎng)交換的有功和無功功率進(jìn)行控制，并允許微電網(wǎng)的孤島運行，

9、更重要的是可用來補(bǔ)償某些新能源，如風(fēng)能和太陽能發(fā)電的間歇性。微電網(wǎng)的控制方法控制方法PQ控制VF控制下垂控制 所有的控制方法都應(yīng)當(dāng)滿足下列要求：1、新的微電源的接入不對大系統(tǒng)造成威脅2、能夠自主的選擇系統(tǒng)運行點3、平滑與大電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)或解耦4、對有功、無功可以根據(jù)動態(tài)的要求進(jìn)行獨立的結(jié)構(gòu)控制。 微電網(wǎng)的控制方式和微電源的類型有關(guān)，對于采用的電力電子逆變器來說，常用的控制方法有微電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下的PQ控制方式，電壓率VF控制和微電網(wǎng)孤島狀態(tài)下的下垂控制。 PQ控制 PQ控制指的是逆變器輸出的有功功率P和無功功率Q的大小可控，均可以根據(jù)設(shè)定。 通常PQ控制方式用于微電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運行狀態(tài)。在該狀態(tài)下，微電網(wǎng)內(nèi)

10、負(fù)荷功率波動、頻率和電壓的擾動由大電網(wǎng)承擔(dān)，微電源不參與頻率調(diào)節(jié)和電壓調(diào)節(jié)，直接采用電網(wǎng)頻率和電壓作為支撐。中小型的分布式電源以很功率擬負(fù)荷的外特性為宜，關(guān)系上類似負(fù)荷，但并不完全吸收功率。V-F控制 V-f控制即恒壓恒頻控制，指的是通過控制手段使逆變器輸出端口電壓的幅值U和頻率f保持恒定。 微網(wǎng)中逆變器的電壓和頻率控制是電網(wǎng)在孤島運行中提供強(qiáng)有力的電壓穩(wěn)定和頻率穩(wěn)定保障，與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的頻率二次調(diào)整類似。當(dāng)大系統(tǒng)發(fā)生故障時，微電網(wǎng)與大電網(wǎng)發(fā)生解列，由于微電網(wǎng)的內(nèi)部功率不平衡所帶來的一些列問題都可以有V/f控制來解決。下垂控制 下垂控制方式主要是指逆變器的經(jīng)過一定電力電子控制與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)一次調(diào)頻相似。通過解