含多种分布式电源的微电网控制有效策略

含多种分布式电源的微电网控制有效策略

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2. 杨元健 2.王宾

国网山东省电力公司济南供电公司,山东济南,250000

摘要：近年来，有大量的文献对微电网的控制、优化等方面进行研究。而在在微电网中比较常见的分布式电源有锂离子电池、风力发电和光伏电池，再根据发电的特性选择相应的逆变器、储能变流器。为了提高微电网的运行效率并使其安全运行，需要对其采取有效的控制策略，以减少间歇性发电对电网所形成的影响。

关键词：多种分布式电源；微电网控制；策略

引言

相对发电网来说。分布式电源是一个不可控制的源头，对其调控相对比较困难，因而需要采用限制和隔离的方法对分布式电源进行处理。微电网的提出，是为了缓解分布式电源和大电网之间的矛盾而含有多种分布式电源的微电网的控制问题，成为保证微电网安全稳定运行的重点研究内容之一。

一、含多种分布式电源微电网的主要构成

目前，世界上最权威的微电网结构由美国电力可靠性技术方案解决协会提出。本项目设计的微电网结构，主要有风力发电机、光伏电池、蓄电池等(见图1）(1)风力发电机一般需要利用逆变器，将其连接到交流配电柜中；(2)光伏电池则需要使用回流配电装置，然后才可以连接到并网逆变器中，再将其接到交流配电柜中；(3)蓄电池的结构设计使用的是双向变换器，以此为基础实现蓄电功能。就控制策略而言，通信连接需要通过光纤来建立，增加其可靠度，并在并网点的附近安装微网的控制器，使其可以有效地协调传统电网和微网。本系统可以利用监控系统对微电源进行统一管理，进而进行分布式电源保护、光功率和风功率的预测。

1.1分布式电源的种类

1.1.1光伏发电的电源系统构成

本次设计的光伏发电电路模型，主要以电路原理为基础，进而判断光伏电源输出电流的性质。光伏发电结构是本文的重点，其直流电的输出采用的是双极式并网逆变结构，BOOST变换器为发电前级。进而经过DC／DC升压，再经过DC／AC逆变，将直流电变为交流电。MPPT采用的为电压扰动法。

1.1.2风力发电的电源系统构成空气动力学是风力发电的理论基础。风能的产生主要是发挥了风力机的作用，风力机从风能中捕捉到一定的功率，再把这种机械能转化成我们需要的电能。垂直轴风力发电组为本次研究中应用的风力发电系统，此种机组的机械损耗比较小，具有很高的敏感性。MPPT控制可使用爬山法实现，进而提高风力电机组的整体效率。

1.2储能和负荷系统

微电网的客户具备一定的特点，分散性明显。它的主要目的是为了。用户可以充分利用微电网的作用，对用电设备的状态以及相关参数进行详细的了解，如果发现异常现象可以通过比较科学合理的方法进行参数和状态的调整，最终实现是智能用电闭。太阳能和风力都是我们所说的清洁能源，也是可再生能源，因此，它们具有一定的共性，即间歇性和随机性。在系统的具体设计过程中增加了可控的难度，而要使微电网的运行的稳定性进一步加强，可以利用储能系统。锂离子电池也具有高能量、高效率等优点。

1.3电子与电力装置

将发电系统和储能系统直接接人微网系统网络中，必须通过一定的装置进行控制逆变，而这个实现控制逆变的装置就是电力和电子装置，这个装置包含了光伏、风机并网逆变器以及储能的双向逆变器等。

二、含多种分布式电源的微电网控制策略

2.1微电网并网运行控制策略

当微电网并网运行时，需要使其内部的功率保持平衡，而平衡状态的实现需要利用分布式电源控制好输出功率。大电网一般会对电压和频率进行调节和控制。并网运行状态时，逆变器采用的控制方法为PQ法，微网中心控制器会以分布式电源的情况和本地负荷情况决定每一个分布式电源控制的无功功率和有功功率，以及各个负荷的运行状态，微电网控制中心控制器再将设定的负荷运行状态和设置的运行点传递给相对应的MC和LC。LC需要按照相关要求对负荷进行调整，而MC控制分布式电源逆变器按照设定值输出所需要的无功功率和有功功率。微电网针对新能源的可再生性，平抑其呈现的波动特点，储能优化管理也会进行相关的控制策略，最终目的是让太阳能、风能等清洁能源以更加友好的方式介入电网系统中，提高电网的稳定性。

2.2微电网孤岛运行控制策略

孤岛状态是微电网和大电网断开后呈现出的状态，此时的微电网电压和频率需要得到进一步的稳定。而稳定的方式则是利用分布式电源，可以是一个电源也可以是多个电源。本系统中采用下垂控制法控制系统中需要稳定微网电压的分布

式电源的逆变器，至于剩下的电源逆变器，依然沿用之前的PQ控制法。此种方法主要是进行题词调节，通过电源逆变器的同步发电机得以实现。它可以正确地对系统中的故障以及电荷的变化隋况做出正确的相应。但是一次调节属于有差调节，它会影响电能的质量以及纯装置的正常运行。为了提高微网系统的稳定性，可以采用如下方式进行二次调节：(1)二次调节分布式电源选择要以调节的速度和经济性为依据；(2)微网的中心控制器依据频率存在的偏差调整逆变器的下垂控制曲线。但在微网实际的运行过程中，很可能在二次调节后依然无法进行有效的调节，可以充分发挥Lc方法的作用，利用它来减少微网的负荷，使其可以更加稳定的运行。

2.3微电网运行方式切换的控制策略

微电网在并网模式下，如果电网的质量比较低或出现某些故障时，微网会从并网模式转化到离网模式，转化的过程需要切断并网的开关，而且储能变流器的工作方式也会发生相应的改变，从三环控制方式变化为双环控制方式。对于控制策略的变化，就储能逆变器而言，其策略需要使用VF方法进行控制，不再沿用之前的PQ方法。只有控制策略进行了及时的转变，才可以使运行方式以更加平稳的状态进行过度。当微网从离网模式转变成并网模式使，需要街道并网的指令，之后才可以进行并网模式的转化。储能变电器在运行过程中会检测到配电网的电压以及相位，进而进行相关的调整。等满足了并网的要求后，控制策略需要进行相应的调整，调整方式从VF控制调整为PQ控制。

三、结语

综上所述，在舍多种分布式电源的微电网控制中具有多种控制方法和模式，每一种控制方法和模式都具有各自的优缺点。具体选择哪种控制方法和模式，必须结合实际情况，却奥供电可靠性和系统的优化运行。对不同的控制策略进行协调和配合，从而探索出适合于微电网运行和控制的方式。

参考文献：

[1]王鹤，李国庆．含多种分布式电源的微电网控制策略[J]．电力自动化设备，2012，32(5)：19-23．

[2]毕大强，牟晓春，任先文，等．含多微源的微电网控制策略设计[J]．高电压技术，2011，37(3)：687～693．