微網(wǎng)技術研究綜述

李楊　何文濤　王元皓　彭發(fā)明

（1.三峽大學電氣與新能源學院　湖北　宜昌　443002　2.湖北清江水電開發(fā)有限責任公司，湖北　宜昌　443000　3.信息產(chǎn)業(yè)電子第十一設計研究院科技工程股份有限公司華東分院　江蘇　無錫　214000）

微網(wǎng)技術研究綜述

李楊1何文濤1王元皓2彭發(fā)明3

（1.三峽大學電氣與新能源學院湖北宜昌4430022.湖北清江水電開發(fā)有限責任公司，湖北宜昌4430003.信息產(chǎn)業(yè)電子第十一設計研究院科技工程股份有限公司華東分院江蘇無錫214000）

介紹了微網(wǎng)的概念，組成結構，特征及其優(yōu)點，討論了微網(wǎng)的運行與控制以及我國對這一領域的研究發(fā)展現(xiàn)狀，指出不足之處，進行優(yōu)化，將其中關鍵技術加強應用，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，與大電網(wǎng)一起在負荷出現(xiàn)變化時發(fā)揮最大效應。微網(wǎng)是未來世界的必然趨勢。

微網(wǎng)；分布式電源；控制技術；并網(wǎng)

1　微電網(wǎng)的概念

由多個分布式電源（Distributed Resource，簡稱DR）、重要負荷、儲能系統(tǒng)和保護裝置匯集而成的配電系統(tǒng)構成的微網(wǎng)。分布式電源包括、燃料電池、生物質能發(fā)電機、光伏電池、風力發(fā)電機、燃氣輪機等。儲能系統(tǒng)包括電磁儲能、電化學儲能和機械儲能。在儲能容量、功率、能量密度、功率規(guī)模、循環(huán)壽命、單位容量和單位功率造價、響應時間以及綜合效率等方面由于不同的電能轉換方式和存儲形態(tài)，有著顯著區(qū)別。微電網(wǎng)這個自治系統(tǒng)有著廣泛的功能，涵蓋了自我控制、管理和保護等功能?？梢耘c外部電網(wǎng)并聯(lián)運行，當然也可以單獨運行。相對于傳統(tǒng)大電網(wǎng)而言，微電網(wǎng)的概念是指，由很多個分布式的電源及其相關負載，通過一定的結構拓撲相連接而構成的網(wǎng)絡，它連接至常規(guī)電網(wǎng)是通過靜態(tài)開關實現(xiàn)的。我們對微電網(wǎng)進行開發(fā)和拓展，可以充分促可再生能源和分布式電源與的大規(guī)模接入，這樣一來負荷的多種能源形式的可靠性將會變的很高，主動式配電網(wǎng)這種方式也得到了有效實現(xiàn)，這將是傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)的過渡。

2　微網(wǎng)特征及優(yōu)點

我們對微電網(wǎng)已經(jīng)有了大致了解，可以得知微網(wǎng)具有以下特征：

①獨立和并網(wǎng)兩種運行方式；②穩(wěn)定；③兼容；④靈活；⑤經(jīng)濟。

3　微網(wǎng)的基本構成

CERTS提出的微電網(wǎng)基本結構如圖1所示。在圖1中，虛線表示的是信息聯(lián)絡線。該微電網(wǎng)有三條饋電母線A、B、C及各種負載，為樹狀結構，經(jīng)過統(tǒng)一節(jié)點接入市電電網(wǎng)。微電網(wǎng)被靜態(tài)開關分隔為兩個段：①由饋電母線A、饋電母線B組成，兩條饋電母線上都接有儲能支持電源，對敏感性的負載提供電能；②由饋電母線C及常規(guī)性負荷構成，通常大電網(wǎng)向其供電。除此以外，如果外部電網(wǎng)故障時，靜止開關關斷以實現(xiàn)微電網(wǎng)的孤網(wǎng)供電工作，從而保證持續(xù)供電的可能性。微電網(wǎng)中含有EMS和UPFC，EMS實現(xiàn)對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)的分析與控制，UPFC實現(xiàn)對各個儲能支持電源的本地控制。一旦負載波動時，UPFC可基于本地微電網(wǎng)系統(tǒng)頻率和電量信息進行潮流控制，調(diào)節(jié)本系統(tǒng)儲能支持電源相應地增加或減少功率輸出以保持微網(wǎng)系統(tǒng)的功率平衡。

4　微電網(wǎng)的運行與控制

微電網(wǎng)運行的過程中有幾種狀態(tài)，其運行的過程中存在一些問題。為了保證其運行的高效性，在負荷變化的過程中仍然能發(fā)揮其效能，因此應用可靠的控制方式非常重要。在獨立的環(huán)境中運行時，微網(wǎng)至少需要一個獨立電源給微網(wǎng)系統(tǒng)提供可靠的電能和穩(wěn)定的頻率。其他的供電系統(tǒng)采用PQ控制發(fā)，從而保證微網(wǎng)的供電可靠性。

圖1　微網(wǎng)基本結構

電力電子技術在即取即用等控制思想過程中，根據(jù)微網(wǎng)的調(diào)節(jié)要求，可以自由地控制與發(fā)動機相似的特性曲線進行控制。折中系統(tǒng)具有簡單、易于控制等特點，通過動態(tài)調(diào)節(jié)來實現(xiàn)電網(wǎng)的可靠性與穩(wěn)定性。但是該方法不能實現(xiàn)頻率恢復，無法實現(xiàn)二次調(diào)整。因此在擾動較大時，系統(tǒng)容易失步運行。

微電網(wǎng)在孤島運行向并網(wǎng)運行之間轉化的過程中，通過傳統(tǒng)變換器時無法完成的。系統(tǒng)通過雙向逆變器相微網(wǎng)供電，當孤島運行時，再改變控制策略。當檢測到大電網(wǎng)反饋回來正常時，微網(wǎng)與大電網(wǎng)開關閉合，微網(wǎng)與外圍連接。當外圍發(fā)生故障時，再實行解列運行。檢測大電網(wǎng)的電壓和電流，加入超過閥值時，理解斷開兩電網(wǎng)之間的開關管，微網(wǎng)進入獨立運行方式。這類控制方式需要精確的測量。

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2015-5-3