微電網(wǎng)基本控制策略分析與選擇

馬艷　陳鋼

摘 要：隨著社會(huì)的進(jìn)步、科技的發(fā)展，環(huán)境污染問題日益加重，保護(hù)環(huán)境的工作迫在眉睫，各國相繼提出多種相關(guān)政策來大力倡導(dǎo)清潔能源的使用，因此，能夠?qū)⑶鍧嵀h(huán)保的新能源大規(guī)模利用起來的微電網(wǎng)技術(shù)逐漸得到國內(nèi)外大量專家學(xué)者的重視。微電網(wǎng)中采用下垂控制的逆變器對(duì)外呈現(xiàn)為近似電壓源的特性，并經(jīng)由線路阻抗連接到公共母線處。如果交流母線電壓存在諧波分量，在線路阻抗較小的情況下將產(chǎn)生較大的諧波電流，進(jìn)而降低母線電能質(zhì)量，影響微電網(wǎng)安全有效運(yùn)行，因此需對(duì)諧波電流進(jìn)行相應(yīng)控制。

關(guān)鍵詞：微電網(wǎng);基本控制;策略分析;選擇

引言

微電網(wǎng)與主要采用火力發(fā)電的傳統(tǒng)大電網(wǎng)不同，微電網(wǎng)中往往包含大量分布式發(fā)電單元，例如太陽電池以及風(fēng)電機(jī)組等，因此微電網(wǎng)中存在大量的接口逆變器。而為方便控制，模擬傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)外部特性而產(chǎn)生的具有“即插即用”特性的下垂控制得到大規(guī)模應(yīng)用。當(dāng)采用下垂控制時(shí)，逆變器整體對(duì)外呈現(xiàn)為近似的電壓源，經(jīng)過線路阻抗后并聯(lián)在公共母線上，由于線路阻抗一般較小，因此若公共母線電壓含有一定諧波分量，而逆變器側(cè)輸出電壓為標(biāo)準(zhǔn)正弦波的話，根據(jù)歐姆定理，線路上將有較大的諧波電流通過，進(jìn)一步影響母線電壓的電能質(zhì)量，這種影響是需要避免的，因此必須對(duì)其進(jìn)行控制。

1智能微電網(wǎng)保護(hù)與控制存在的問題

首先是應(yīng)用方案。一些智能微電網(wǎng)保護(hù)技術(shù)在應(yīng)用的過程中，對(duì)于電網(wǎng)保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用邏輯分析不夠深入，缺乏對(duì)保護(hù)技術(shù)具體應(yīng)用策略的合理設(shè)計(jì)，導(dǎo)致智能微電網(wǎng)在制定具體保護(hù)措施的過程中，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)短路電流特征的比較分析。一些智能微電網(wǎng)的保護(hù)對(duì)于雙向電流的屬性分析不夠完整，沒能實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電小單位組成情況的全面統(tǒng)計(jì)，導(dǎo)致分布式電源的構(gòu)建水平較差，無法適應(yīng)短路電流的控制需要。一些智能微電網(wǎng)保護(hù)技術(shù)方案的設(shè)計(jì)對(duì)于故障狀態(tài)的考察不夠全面，尤其對(duì)于大電網(wǎng)故障排除需求認(rèn)知不夠充分，沒能結(jié)合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)需求實(shí)現(xiàn)對(duì)智能微電網(wǎng)保護(hù)技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用。其次是配套系統(tǒng)。智能計(jì)量系統(tǒng)不僅可以使智能微電網(wǎng)具備更高的節(jié)能屬性，還可以全面提升電能節(jié)約水平的判斷質(zhì)量。但是，現(xiàn)有的一些智能微電網(wǎng)應(yīng)用人員缺乏對(duì)智能計(jì)量系統(tǒng)價(jià)值的完整研究，尤其對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的考察分析缺乏必要的關(guān)注，導(dǎo)致可視化系統(tǒng)的配置水平較差。部分智能計(jì)量系統(tǒng)的構(gòu)建和運(yùn)行過程中，對(duì)電網(wǎng)管理人員的信息需求重視程度較差，導(dǎo)致智能供應(yīng)管理方案在創(chuàng)新實(shí)施的過程中，難以在數(shù)據(jù)供給以及電網(wǎng)智能化建設(shè)方面取得進(jìn)展，無法為電網(wǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)的全面優(yōu)化提供幫助。一些智能計(jì)量系統(tǒng)的應(yīng)用缺乏對(duì)智能計(jì)量?jī)x器操作情況的關(guān)注，特別對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的分析管理工作沒能進(jìn)行有效的研究，導(dǎo)致智能化控制決策的設(shè)計(jì)無法與智能計(jì)量系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新相符合，難以充分開發(fā)出智能技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。部分智能計(jì)量系統(tǒng)對(duì)智能微電網(wǎng)的構(gòu)成情況缺乏有效的研究，沒能根據(jù)智能技術(shù)的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)微電網(wǎng)應(yīng)用需求的滿足，導(dǎo)致配電網(wǎng)絡(luò)智能化方案的構(gòu)建無法具備足夠的成熟度。

2微電網(wǎng)基本控制策略分析與選擇

2.1智能計(jì)量系統(tǒng)

要使智能計(jì)量系統(tǒng)的創(chuàng)新構(gòu)建的過程中，可以與電網(wǎng)運(yùn)行管理體系的實(shí)際情況相符合，為智能計(jì)量系統(tǒng)應(yīng)用價(jià)值的提高提供幫助。要對(duì)可視化系統(tǒng)的構(gòu)成特點(diǎn)加以研究，特別要對(duì)智能計(jì)量系統(tǒng)在信息整合分析方面所具備的特殊價(jià)值進(jìn)行考察，以便智能計(jì)量系統(tǒng)可以在引進(jìn)的過程中，與數(shù)據(jù)資源的智能化處置需求相適應(yīng)，為微電網(wǎng)具備高質(zhì)量應(yīng)用性能提供幫助。一定要強(qiáng)化對(duì)計(jì)量?jī)x器使用情況的重視，尤其要對(duì)儀器裝置在數(shù)據(jù)分析管理方面所具備的特殊價(jià)值進(jìn)行考察，以便智能化控制決策的設(shè)計(jì)可以與智能計(jì)量系統(tǒng)的全面創(chuàng)新需求相符合，為智能化運(yùn)行管理措施的有效改進(jìn)提供支持。智能微電網(wǎng)智能計(jì)量系統(tǒng)的應(yīng)用還必須與電網(wǎng)供應(yīng)的需求相適應(yīng)，特別要保證微電網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵性組成因素可以得到有效的價(jià)值識(shí)別，充分實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域智能微電網(wǎng)應(yīng)用需求的滿足，為智能技術(shù)應(yīng)用價(jià)值的改進(jìn)提供完整的支持。

2.2微電網(wǎng)系統(tǒng)仿真驗(yàn)證

采用PSCAD/EMTDC電力系統(tǒng)仿真軟件搭建微電網(wǎng)仿真模型，仿真主要參數(shù)為：直流母線額定電壓Udc-ref為200V，電壓動(dòng)作限制為0.9Udc-ref，0.95Udc-ref，1.05Udc-ref，1.1Udc-ref。光伏電池G=1000W/m2、環(huán)溫T=25℃，蓄電池為120A/h、超級(jí)電容容量為5F，整個(gè)系統(tǒng)的負(fù)載阻抗為80Ω，線路阻抗忽略不計(jì)。時(shí)間以ms為單位。仿真結(jié)果如圖所示。

（1）當(dāng)UH1UH2時(shí)，20ms給定干擾使電壓上升波動(dòng)，波動(dòng)范圍超過雙儲(chǔ)能系統(tǒng)的調(diào)節(jié)范圍，如圖c，為抑制電壓波動(dòng)，系統(tǒng)應(yīng)工作于模式6或7，分布式電源由MPPT轉(zhuǎn)換為恒壓模式，啟動(dòng)飛輪儲(chǔ)能補(bǔ)償雙儲(chǔ)能系統(tǒng)的調(diào)節(jié)差值，直流母線電能流向雙儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)（圖d）。由于電壓波動(dòng)范圍大，調(diào)節(jié)時(shí)間長，經(jīng)多儲(chǔ)能系統(tǒng)和分布式電源的調(diào)節(jié)作用，母線電壓最終恢復(fù)至預(yù)定范圍。（3）當(dāng)UL2

結(jié)語

綜上，針對(duì)當(dāng)前智能微電網(wǎng)應(yīng)用存在的不足進(jìn)行總結(jié)分析，并制定相應(yīng)的改進(jìn)策略，可以為智能微電網(wǎng)總體建設(shè)質(zhì)量?jī)?yōu)化提供一定的支持。

參考文獻(xiàn)

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