新能源微电网系统工厂应用的研究

新能源微电网系统工厂应用的研究

刘崇方

刘崇方

广东必达电器有限公司

摘要：近些年来，随着人类生产生活活动的不断丰富，对于自然资源的使用量越来越大，不可再生资源的形势比较严峻，为有效缓解不可再生资源的严峻形势，人类社会正在不断寻求新能源，以满足人类社会正常的生产生活。为了能够更加充分地利用风能、太阳能等绿色清洁能源，研制开发出了新能源微电网系统，本文通过分析新能源微电网系统的结构、功能以及控制方法等内容，探讨新能源微电网系统工厂的应用现状。

关键词：系能源；微电网；系统；控制方法；应用

1引言

作为解决当前能源问题和环境问题的关键技术之一，分布式发电技术面对越来越大的用电量，在运用的过程中也存在着一些问题，为了能够充分发挥分布式发电法在能源利用等方面的优势，能够处理好其与大电网之间的矛盾，微电网系统技术在当前电气工程领域有着广泛的应用。

针对我国能源系统与电力系统的特点以及具体发展现状，开发研制了拥有自主知识产权、适应我国发展国情的新能源微电网系统，与建设之初相比，微电网系统的基础理论和实践应用能力都有了很大程度的提升，并逐步建立起仿真建模、控制方法以及保护策略、通信协议等一系列微电网系统的研究成果，不仅能够有效应对现代电力资源使用过程中的一系列问题，但我国生产生活中的用电量一直处于高速上升的状态，微电网系统的应用在一定程度上还缺少技术开发和技术应用方面的工作。

在我国社会主义现代化建设的背景下，开发功能完善、性能优异、适应我国国情发展的微电网系统是保证我国电力系统长期稳定发展的必要保障，同时也能够满足我国节能和环保要求的主要手段。下面通过介绍当前新能源微电网系统的结构和功能，并对相关监控系统和仿真系统进行介绍，并通过具体实例进行验证，展现其良好的运行性能。

2新能源微电网系统的主要结构介绍

改革开放以来，随着我国工业生产建设的不断深入，我国能源利用问题形势越来越严峻，然而我国蕴含的丰富绿色清洁能源对于促进我国的节能减排工作有着重要的影响意义。目前在我国使用到的新能源微电网系统一般易于安装、使用，主要以绿色资源为主，适合我国国情的拓补结构，其大致结构如图1所示，从图中可以看出这种结构主要以风能、太阳能作为绿色清洁能源，以柴油发电机作为备用能源。

图1新能源微电网系统的拓扑结构

新能源微电网系统优越性能指标以及应用前景的基本保障就是质量过硬的硬件设备安装情况，各硬件之间能够实现完美配合，展现出完善的使用功能。从图1中可以看出，现代新能源微电网系统一般包括单向逆变器、双向变流器、储能系统、并离网切换开关几部分构成，这几部分硬件系统一般都属于我国自主研发，并在生产过程中通过了CQC、UC、TUV等规格测试，具备良好的性能指标，比如对于并离网切换开关而言，其在经过严格测试后的产品能够将微电网系统的切换时间控制在20ms以下，相应的储能系统的效率会得到大幅度的提升，达到88%以上。此外，全部选择自主研发的相关设备零件，能够有效避免各设备之间的排斥，保证整个系统内部良好的兼容性，有助于微电网系统的集成。

纵观整个新能源微电网系统的结构，可以发现，新系统在满足广大用户用电需求的重要前提下，通过实现对太阳能、风能等新型绿色能源的充分利用，减少了对柴油、汽油等传统常规能源的使用量，不仅有效降低了不可再生资源的使用量，而且能够尽最大程度地增加可再生资源的利用率，并逐步开发新型发电方式。与此同时，在我国许多地区还存在一些小型的发电机组，新能源微电网系统实现了对这些小型发电机组的并联，实现对国家资源的综合管理，将发电工作更加规范化、环保化。

3新能源微电网系统的功能

与传统的微电网系统相比，基于新能源开发出的微电网系统具有丰富的可用功能，一般表现在以下几个方面：

（1）微电网系统根据用户的不同用电情况，能够选择不同的微电网控制模式，而且系统内部具备安全、快速、稳定、准确的控制模式转换功能。

（2）微电网系统在多种控制模式下都能实现安全稳定的并离网切换，保证微电网与主网之间的协调联系，又能够确保整个电网系统之间的相互支持。

（3）微电网系统具有两种供电电源，即储能装置和柴油发电机，这两种供电形式形成了系统供电的双电源并联运行，基于微电网系统的这一特点，可以将各地区的小型发电机组进行统一的改造，将其都与微电网系统进行连接，从而实现对资源的高效利用，减少资源和技术的浪费，净化我国电网供应系统。

（4）微电网系统下的用户用电情况一般都存在着一定的差异，此系统能够根据用电量的不同自动实现快速、稳定、安全的切增微电源和切增负荷。

（5）微电网系统换具有先进的仿真功能，可以实现对不同运行模式下、不同用户需求的准确仿真，以满足对系统开发和改进的需要。

（6）微电网系统还具有强大的监控功能，能够对各级设备零件运行状态的实时监控，并及时做好数据、状态的记录工作，以便于技术开发部门实现对系统功能的检测，并对其中存在不足的地方进行及时的改善。

4微电网系统的控制方法

目前，新能源微电网系统的控制方法主要包括有功-无功控制方式（PQ控制方式）、下垂控制方式（Droop控制方式）、恒压恒频控制方式（V-f控制方式）三种形式，下面就对这三种控制方法的应用做具体研究。

4.1PQ控制方式

PQ控制方式主要是对系统电源输出的有功功率和无功功率进行调控，并将其限定在设定值的范围内。PQ控制方式的特性曲线如图2所示，当系统处于有功功率的控制下时，控制器可以根据功率的设定值来调整相应频率f下垂特性曲线，从而使电源输出的有功功率达到设定值；当系统处于无功功率控制下时，利用无功功率控制器调整电压下垂特性曲线，从而使电源输出的无功功率达到设定值。如图所示，当系统处于额定工作电压时，运行到B点时，对应的频率为50Hz，此时用Pref、Qref分别表示系统的有功功率和无功功率，此时如果使B点的频率发生大幅度的提升，那么对应电源电压值也会大幅度升高，此时工作点B就会发生移动，移动至图中所示的A点中，反之，当频率减小时，B点会移动到点A处。

从图中看出，电源的有功功率与频率f存在一定的线性关系，无功功率与电压V也存在一定的线性关系，当电源输出的P和Q分别增加时，系统的工作点会从A点移动到B点，下垂系数（Droop）即曲线的斜率。

5总结

新能源微电网系统摆脱了传统能源的使用定律，将现代化绿色清洁能源运用到现代化发电过程中，本文对其结构、性能以及控制方式进行具体探讨，分析了新能源微电网系统的优势和良好性能指标，可见其在我国电力资源的领域有着广泛的应用。

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