主动配电网中微电网技术的应用分析

主动配电网中微电网技术的应用分析

冯震

宿州市明丽公司萧县分公司 安徽省宿州市 235200

摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，配电网建设越来越多。微电网的分布式电源特征非常明显，为开发和利用可再生能源提供了稳定的基础，通过微电网技术可以更好地减少能源消耗，有效促进电源结构安全性的提高，积极推动配电网工作朝着绿色、智能的方向发展。针对目前我国配电网规模不断延伸，提出了明确的控制策略，并在主动配电网中合理运用了微电网技术。本文首先分析了微电网系统，其次探讨了主动配电网中微电网技术的应用，以供参考。

关键词：主动配电网；微电网；应用

引言

用于微电网的储能变流器（powerconver⁃sionsystem，PCS）是微电网内能量流和信息流交汇的枢纽，与常规PCS不同，它具备提供无功、谐波补偿的能力，在并网、离网和并/离网切换工况下均能向负载提供良好的电能质量。为保证微电网拥有良好的电能质量、实现经济效益，需采取切实可行的控制策略，目前对控制策略的研究越来越受到行业重视

1微电网系统

微电网系统并/离网平滑切换是其运行中的关键技术，国内外专家学者已就此做出诸多研究。基于相位预同步控制策略，将VF控制与PQ控制相互闭环跟踪，实现微电网离/并网转换瞬间储能变流器的平滑切换。提出一种可同时适用于直流与交流微电网的改进型电压外环调节方法，在并/离网切换前重置PI调节器输出需求，较好地解决了切换瞬间交、直流母线电压波动的问题。将储能变流器电流内环输出反馈给电压环，并利用软件锁相方法使微电网模式切换前后电压外环稳态输出保持不变，从而维持母线电压恒定。对非计划离网时的储能电压采用积分控制，可适用于主从控制与对等控制结合的光储微电网并/离网平滑切换。用线性自抗扰控制器替代主控单元电压外环控制器，对扰动进行实时估计，并主动补偿电流内环参考值，达到快速消除微电网非计划离网过程中扰动的效果，但文章未对离网转并网过程进行研究。

2主动配电网中微电网技术的应用

2.1微电网在主动配网结构中的应用

目前，国外已经广泛应用了主动配电网技术，对主动配电网的含义进行了全面地分析。通过拓扑结构能够科学管理主动配电网，在日常运行中，有效控制分布式能源。近年来，主动配电网示范工程已经在许多国家开展，进一步提升了配电网工程的建设速度。在运行主动配电网的过程中，所形成的联合运行系统，主要就是依托主动配电网和多个微电网，避免分布式电源影响配网系统，以有效提升系统的供电能力。

2.2直流侧充放电控制策略

储能单元通过PCS与电网和负荷进行能量交换，其充放电控制直接影响微电网的供电质量，这便要求储能系统能够稳定快速进行充放电响应，因此其充放电切换控制是研究热点之一。考虑分布式电源间歇性特点，并以供需功率平衡为基础提出一种二次修正储能单元充放电切换控制策略，即先以小波包对分布式电源输出量的分解分量作为储能单元充放电指令，并以功率平衡作为充放电指令的一次修正；其次以储能单元模糊控制输出量作为充放电指令的二次修正。该控制策略采用模糊控制对储能系统SOC进行自适应控制，实现充放电指令的自切换，发挥储能系统的容量效益，减小容量配置成本，并且能很好地满足GB/T34120中对PCS充放电切换的要求。以超级电容为储能单元，分析其构成和工作原理，以超级电容SOC作为判定依据，设计充放电切换算法，保证系统自动跟踪PCS输出侧能量状态，实时实现充放电自切换控制。但该控制策略仅考虑储能单元的安全高效使用，未考虑输出功率是否平衡且必须有储能单元之间可靠的信息实时共享作为保障。为稳定微电网内功率平衡、抑制直流母线电压波动，将直流母线电压分成5个区域，系统依据直流母线电压所处区域判断储能系统工作模式及模式切换。该控制策略能实现储能系统充电、放电和充放电切换模式的自由切换，同时抑制直流母线电压波动，保证储能单元长期安全、高效运行。但系统功率严重不平衡时，只是建议微电网适当切除负荷，并未对此做深一步研究。

2.3基于电流过零点检测控制

电流过零点检测是当电网发生故障时，PCS并网点处电压发生跌落，电网电压值低于预设最小值时，检测电路会关闭并/离网开关。因此PCS在电流第一个过零点断开电网，瞬间PCS从电流型控制转为电压型控制。对切换算法进行了详细介绍，具体的切换流程为：检测到电网故障并向并/离网开关发出关闭信号；检测负载电压和相位；当电网电流过零时，PCS转为电压型控制，其基准电压来自负载电压；最后调整负载电压参考值至额定值。电流过零点检测控制结构简单，应用广泛，但无法对非计划性孤岛情况作出较好的应对。

2.4微电网在主动配电网方案控制中的应用

在时代不断发展的背景下，主动配网中已进入了大量的微电网，日益凸显了微电网的分布式特征，同时也对主动配电网的结构进行了改变，有效提升了网络渗透率，在一定范围内可以稳定运行微电网群，进一步提升配网系统的平衡性。在控制系统的过程中，需要采取多元化的措施，以集中式控制和分布式控制为主，结合微电网群，将可靠的技术路线提供给主动配电网系统，确保其可靠运行。针对于集中式控制来说，主要由主动配电网中心掌握微电网中的相关信息，结合已掌握的信息来制定明确的计划，合理管控微电网的能量输出。通过灵活的方式进一步协调控制微电网群集。在此过程中，运算量对系统控制中心提出了明确的要求，因此必须对系统的扩展性和兼容性更加重视。分布式控制过程中，主要通过主动配电网来调控微电网群，在调控环节不需要微电网为相邻微电网提供信息，仅需要依靠微电网就能灵活管控。如此一来，进一步提升了系统运行效率，有效满足了用电户的需求。

2.5基于主从控制的并/离网控制策略关系

1）集中主控。集中主控是并网模式时，微电网的电压频率由电网支撑，故微网内的PCS可采用PQ控制；离网模式时，缺少电网电压、频率支撑，选择一台容量够大的PCS采用Vf控制支撑电压、频率，其余PCS采用PQ控制。该控制下，主控PCS需有并/离网切换功能，并且能精准地进行计划和非计划并/离网切换，否则将导致微电网内电压失控，影响微电网电能质量和供电可靠性。2）分散主控。分散主控是并网时，PCS均采用PQ控制；离网时，将多个容量够大的PCS切换为下垂控制为微电网提供电压、频率支撑，其余PCS依然采用PQ控制输出功率。该控制下容量够大的PCS均需具备控制策略无缝切换能力。

结语

综上所述，在配电网并网中，合理应用微电网技术可以建立完善的网络，此网络具有智能调控功能，以稳定运行配电网，避免能源产生较大的消耗。详细分析微电网技术，在配网工作中合理进行应用，已经成为主动配电网发展的必然趋势。为此，相关人员需要加强主动配电网中微电网技术的研究力度，以发挥微电网技术的重要作用和优势。通过深入分析微电网技术在主动配电网中的运用，可以进一步提升微电网技术的水平，拓展其发展空间。在新的时代背景下，用电户对主动配电网提出了更高的要求。为了保证安全性，需要大力研究微电网接入主动配电网的管理技术，并制定明确的措施加强管理，以有效促进配网经济效益的提高。

参考文献

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