山東理工大學(xué)智能電網(wǎng)研究院-電力行業(yè)：計(jì)劃孤島與孤立運(yùn)行微電網(wǎng)同步定頻控制方法

暨天津大學(xué)電氣自動(dòng)化與信息工程學(xué)院辦學(xué)90周年學(xué)術(shù)論壇計(jì)劃孤島與孤立運(yùn)行微電網(wǎng)同步定頻控制方法暨天津大學(xué)電氣自動(dòng)化與信息工程學(xué)院辦學(xué)90周年學(xué)術(shù)論壇隨著新能源發(fā)電比例的不斷提高，未來新型電力系統(tǒng)中配電網(wǎng)地位舉足輕羅馬CIRED2023大會(huì)上，意大利配電公司總經(jīng)理ANTONIOCAMMISECRA的主對(duì)8個(gè)國家13個(gè)配電公司調(diào)查結(jié)果表明，目前配電網(wǎng)注入的電量比例為22%;2050年將隨著配電網(wǎng)中分布式電源、儲(chǔ)能裝置滲透率的不斷提高，配電網(wǎng)更容易實(shí)現(xiàn)功率就地平衡。未來配電網(wǎng)可隨時(shí)在大電網(wǎng)停運(yùn)時(shí)，以計(jì)劃孤島/微電網(wǎng)的形式給當(dāng)?shù)刎?fù)荷供電，對(duì)于電力系統(tǒng)抵御自然災(zāi)害與戰(zhàn)爭的破壞，提高供電可靠性具有重要的意義!蚯蚓可斷臂再生，具有頑強(qiáng)的生命力!配電網(wǎng)隨時(shí)以孤島形式運(yùn)行，具有優(yōu)越的韌性與靈活性!計(jì)劃孤島：能夠脫離大電網(wǎng)孤立運(yùn)行的整體或部分公共配電網(wǎng)一般指可以孤立運(yùn)行的用戶側(cè)供電系統(tǒng)微電網(wǎng)/計(jì)劃孤島關(guān)鍵技術(shù)電壓/頻率運(yùn)行控制技術(shù)Micro.Fuelcells微電網(wǎng)運(yùn)行控制方式-主從控制主從控制：主電源采用定頻調(diào)壓控制方式，為微電網(wǎng)提供電壓和頻率支撐；其它分布式電源不能即插即用。微電網(wǎng)運(yùn)行控制方式-電壓與頻率下垂控制下垂控制特性或同步機(jī)運(yùn)行特性控制方法復(fù)雜存在頻率與電壓穩(wěn)定問題配電線路的R/X比高，有功與無功控制不解耦，難以達(dá)到大電網(wǎng)的下垂控制效果。微電網(wǎng)故障引發(fā)功率振蕩示例暨天津大學(xué)電氣自動(dòng)化與信息工程學(xué)院辦學(xué)90周年學(xué)術(shù)論壇同步定頻電流源運(yùn)行控制方法同步定頻運(yùn)行控制的基本原理針對(duì)逆變器主導(dǎo)的配電網(wǎng)計(jì)劃孤島或孤立運(yùn)行的微電網(wǎng)控制逆變器輸出初相角為零(相對(duì)于同步脈沖)的定頻(50Hz)電流。根據(jù)電網(wǎng)電壓的變化調(diào)節(jié)電源輸出電流幅值，使電網(wǎng)電壓運(yùn)行在合格逆變器輸出電流同步，控制過程類似單臺(tái)逆變器給負(fù)荷供電，也類似于直流電網(wǎng)控制過程。9采用I/V下垂控制分配電源電流根據(jù)電網(wǎng)電壓確定電源輸出電流電壓上限1.1以電壓小于0.97值1.3/。額定負(fù)荷時(shí)輸出額定電流/,電網(wǎng)電網(wǎng)負(fù)荷減少一半時(shí)，電源電流減少約一半，電壓上升至1.05。實(shí)際系統(tǒng)中宜采用折線下垂特性無功補(bǔ)償控制方法負(fù)荷電壓相位角(相對(duì)于電流相量)等于負(fù)荷阻抗角■配置就地?zé)o功補(bǔ)償裝置，為負(fù)荷提供無功功率，提高電源功率因數(shù)。無功補(bǔ)償容量投入原則：電壓相位角最小。線路阻抗的影響靠近負(fù)荷的電源2的輸出電流較沒有線路阻抗時(shí)增加遠(yuǎn)離負(fù)荷的電源1的輸出電流較沒有線路阻抗時(shí)減少就地電源多出力，有利于降低線逆變電源控制系統(tǒng)電流控制單元保證電源輸出電流初相角為零(相對(duì)于同步脈沖)的正弦電壓跟蹤控制單元根據(jù)實(shí)時(shí)電壓、電流確定電源實(shí)際輸出的電流幅值Is,改善電壓控制動(dòng)態(tài)特性。U諧波電壓抑制方法同步定頻電流源內(nèi)阻高，非線性負(fù)荷諧波電流在電源內(nèi)阻上產(chǎn)諧波電壓。逆變器向系統(tǒng)中注入與負(fù)荷諧波電流電源內(nèi)阻的諧波電流為零，從而消除電流源逆變器等效電路逆變器逆變器注入諧波電流等效電路對(duì)同步定頻控制方法的評(píng)價(jià)簡化控制方法克服傳統(tǒng)控制方法頻率、電壓穩(wěn)定問題相互耦合，易發(fā)生失穩(wěn)事故的缺陷。該方法可用于構(gòu)建低頻交流電網(wǎng)(如5Hz),使其具有多端柔性直流電網(wǎng)的優(yōu)暨天津大學(xué)電氣自動(dòng)化與信息工程學(xué)院辦學(xué)90周年學(xué)術(shù)論壇物理試驗(yàn)結(jié)果光伏光伏光伏光伏公共配電變壓器負(fù)荷1區(qū)域1AC|區(qū)域2負(fù)荷2PCS1與PCS2采用同步定頻控制蹤控制兩個(gè)孤島區(qū)域并列，并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)運(yùn)行試驗(yàn)100ms內(nèi)完成離網(wǎng)運(yùn)行方式轉(zhuǎn)換 電網(wǎng)電壓區(qū)域1電壓——區(qū)域2電壓兩個(gè)區(qū)域孤島并列運(yùn)行，負(fù)荷與電源退出運(yùn)行試驗(yàn)區(qū)域1系統(tǒng)電壓變化符合要求。 區(qū)域1電壓——區(qū)域2電壓 PCS1電流PCS2電流兩個(gè)區(qū)域孤島并列運(yùn)行，負(fù)荷與電源投入試驗(yàn)區(qū)以1系統(tǒng)電壓變化符合要求。20ms區(qū)域1負(fù)荷投入 區(qū)域1電壓區(qū)域2電壓 兩個(gè)區(qū)域孤島分列運(yùn)行試驗(yàn)區(qū)域1 兩個(gè)孤島區(qū)域并列運(yùn)行試驗(yàn)區(qū)域1——并網(wǎng)點(diǎn)電流——PCS1電流PCS2電流50ms后進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。利用逆變器輸出可靈活調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)，提出了一種計(jì)劃孤島/孤立運(yùn)行微電網(wǎng)同步定頻控制方法。逆變器電源輸出電流相位同步，規(guī)避了頻率/電壓下垂控制方法存在的頻率穩(wěn)定與功率振蕩問題，使交流電網(wǎng)控制過程類似直流電網(wǎng)。數(shù)字仿真與物理試驗(yàn)初步驗(yàn)證了新方法的可行性與優(yōu)越性新方法用于實(shí)際工程，還需做大量理論與技術(shù)研究工作。以下專家與研究生參加了項(xiàng)目研究與討論工作：山東理工大學(xué)趙艷雷教授、彭克教授、熊立新教授、王蕾副教授、陳佳佳副教授、路茂增博士，徐