新能源微电网电压稳定性分析及控制策略

新能源微电网电压稳定性分析及控制策略

杜彬

新疆中电建新能源供电有限公司 新疆乌鲁木齐 830000

摘要：为了满足微电网对功率的要求，一般需要综合运用多种储能系统，在电量充足时将能源储存在储能系统中，以在发电容量小于用电负荷时提供功率缺额。储能系统利用双向DC/DC 变换器来控制充放电。最常见的储能装置是蓄电池和超级电容，蓄电池的能量密度较大，但功率密度较小，而超级电容器功率密度较大，能量密度很小，因此需要二者的结合来发挥功率支撑的作用。

关键词：新能源微电网；电压稳定性；分析及控制

引言

本文提出一种新的微电网电压稳定控制策略，该策略的核心是超级电容电压自适应调节，在极端工况下可提高超级电容存储的能量，从而具有更高的电压调节灵活度。因此，可在不增加成本的同时增强微电网的稳定性。

1.电网电压稳定性分析

电压稳定调节是保证微电网稳定运行的前提，但微电网系统的特点就是规模较小，电源容量和稳定性均低于传统大电网，因此在极端工况下会出现电压跌落超过限制的现象。为了满足微电网对功率的要求，一般需要综合运用多种储能系统，在电量充足时将能源储存在储能系统中，以在发电容量小于用电负荷时提供功率缺额。储能系统利用双向 DC/DC 变换器来控制充放电。

最常见的储能装置是蓄电池和超级电容，蓄电池的能量密度较大，但功率密度较小，而超级电容器功率密度较大，能量密度很小，因此需要二者的结合来发挥功率支撑的作用。经研究提出精确控制各储能单元的输出电流的策略，从而可以精确分配各个储能单元的出力，实现多元协调控制。从 SOC均衡的角度来精确控制各储能单元的电流比例，但没有考虑线路电阻的温度漂移特性，因此存在阻抗不匹配的问题，进而制约该方法的自适应特性。研究了光伏微电网中的电源特性对系统电压的影响，并从混合储能的角度设计电压稳定控制策略，建立了可再生能源阵列模型，在此基础上提出了微电网电压稳定性控制策略，并采用蓄电池和超级电容器混合储能来平抑各光伏微源输出功率波动，从而保证了系统电压稳定。

2.基于分层理念的微电网控制策略

2.1第一层控制

要想保证新能源微电网电压稳定，必须采用分层理念进行微电网控制。第一层控制就是分布式电源和负荷的本地自主控制，通过电源控制器和负荷控制器来保证控制的有效性，加强功率把控，做好不同功率的特定分配，保证电压和频率的稳定，实现新能源微电网的电能有效供应。分布式电源是第一层控制的关键，一般采用双环控制模式，加强内环动态和外环动态的连接，通过提高逆变器输出信号质量来加强控制。与内环相比，外环动态响应速度较慢，需要通过更加有效的控制策略来达到控制目的。内环控制算法可以有效监控新能源，同时配备经典的PI（Proportional Integral）调节器，通过单输入单输出系统来稳定把控流量，保证新能源利用的高效性。同时，流量调节仍然存在一些误差，而PI控制器能够实现流量的有效控制，进一步优化设计参数。一般来说，不同的新能源微电网可以采用不同的控制方式。恒功率控制可以电网电压和频率作为基础，提升电源功率输出的恒定性，保障系统频率和电压的稳定，加强不同电网状态下分布式电源的控制。新能源微电网可以应用并网模式，提高发展和应用潜力，克服传统下垂控制的缺陷，更好地实现系统电压和频率的多项调控，实现无缝接换。新能源微电网电压稳定性控制过程中会出现问题，要有效研究新能源微电网各项参数，收集各项基础信息，做好新能源微电网电压规划，保证新能源微电网第一层次电压达到稳定状态，从而改善电压调度，提升新能源微电网综合管理水平，继而强化新能源微电网电压稳定性控制效果。

2.2第二层控制

第二层控制是微电网管理层控制，能够对系统负荷和分布式电源进行整体把控，让微电源在整个系统中处于更加协调和稳定的状态，这样才能更好地实现不同电压之间的有效把控。第二层控制能够保证微电网安全稳定，加强无缝连接，实现有效的切换，通过上级控制实现经济目标，实现微电网的稳定运行。集中控制是第二层控制的有效手段，可以按照通信系统和中央控制器的设定方式来监控当前微电网的运行状态和新能源实际运用情况。第二层控制并非单独实施，需要与第一层控制有效结合，加强对本地控制器的控制，以便更好地接收不同电网运营商的指令。

微电网运行的中枢是分布式电源和储能系统，通过及时地调度来达到有效的控制效果。由于第二层控制的时间响应速度与基层控制相比仍然较慢，可以采用分层控制方式。同时，对中央控制器进行把控，加快计算速度和信息处理速度，进一步增加计算能力和通信容量。此 外，分布式微电网需要通过实时监控来把控自主运行能力，有效交换实时信息，提升电压频率的稳定性。即使中央控制器发生故障，微电网仍然可以正常运行，不过分依赖安全通信网络。所以，分布式控制架构让新能源微电网电压稳定性更强，更符合当前微电网运行要求。同时，要保证新能源微电网第一层电压与第二层电压的关联性和稳定性，提高新能源微电网综合管理水平，有效提升新能源微电网电压调度水平，在维持新能源微电网电压稳定的同时，避免新能源微电网在实际运行过程中出现问题。这就可以彰显第二层控制在新能源微电网电压稳定性控制中的作用，改善新能源微电网电压稳定性控制。

2.3第三层控制

第三层控制是配电网管理层控制。在管理过程中，要实现整个微电网系统的稳定高效，加强不同电网之间的有效连接，通过配电网的协调运营达到整个系统的稳定。第三层控制是新能源微电网控制的中心，也是优化和调度的基础，需要加强不同电源的出力预测，并根据新能源的实际情况进行综合利用。一般来说，微电网在运行过程中不仅应用一种能源，还可以通过能源交叉的方式来提升能源应用效率。同时，第三层控制需要根据微电网运行模式、调度计划和需求管理来统筹最佳的运营策略，通过多个微电网的协调运行，加强系统的能量调度，合理把控响应速度，通过设定控制目标来加强信息预测的能力。

微电网能量优化调度需要不同能源之间的优势互补，通过有效的调度架构对中央控制器进行把控，通过实时的分布式电源和负荷信息统筹全局，实现状态的有机协调，从而达到优化目标。第三层控制是微电网系统中最安全、最稳定的控制系统，也是保障新能源微电网高效运行的核心。所以，要发挥其优势，按照微电网控制策略和控制方向，突破局限，提升控制效果。近年来，我国微电网电压负荷形式逐渐增加，终端用户需求更加灵活。因此，第三层控制需要充分考虑微电网电压的稳定性，通过储能设备和双向协调配合来促进电网稳定发展，有效加强信息数据处理，保障系统稳定运行。

结语

微电网在能源互联网的浪潮下有着更多的功能和内涵，特别是在电力系统的骨干网中能够发挥作用，实现微电网单元的有效连接，符合当前的发展模式和规划思路。所以，当前要加强新能源在微电网中的应用，实现电网系统的稳定运行。

参考文献

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