微电网控制简介

微电网提出的背景和意义集中式发电优势实现大规模，远距离的电能传输资源优化配置和电能的统一调度利于电力市场的开放弊端成本高，运行难度大不能灵活的跟踪负载的变化对于偏远地区的负荷不能理想供电难以满足供电可靠性、安全性、多样性需求不能满足节能和环保的要求微电网提出的背景和意义分布式发电优势满足负荷增长需求、提供可靠性高、经济学好、多样性供电污染少、能源综合利用率高、安装地点灵活与大电网互为备用缺点单机接入成本高、控制困难分布式电源的不可控性、电网出现故障时，限制隔离来处置微电网定义与特点微电网（Micro-Grid）也译为微网，是一种新型网络结构，是一组微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元。微电网是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。微电网是相对传统大电网的一个概念，是指多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成的网络，并通过静态开关关联至常规电网。开发和延伸微电网能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，实现对负荷多种能源形式的高可靠供给，是实现主动式配电网的一种有效方式，是传统电网向智能电网过渡。微电网的特点：并网针对公共连接点以非集中的方式协调分布式电源，减轻电网负担提高大电网的黑启动速度微电网的运行和控制微电网的由两种典型的运行模式--并网模式和孤岛模式并网模式的定义：微电网运行正常状态时，微电网与常规电网联网运行时向电网提供多余的电能或由电网补足自身发电的不足。孤岛模式的定义：微电网运行在非正常状态时，微电网与常规电网脱离运行，此时由自身的微电源和储能元件协调控制提供一段时间电能以满足微电网内部需求和稳定。微电网控制的主要目标•调节微电网内的功率潮流，实现功率解耦控制•调节微电源出口电压，保证局部电压稳定•孤岛模式下，提供电压频率参考，实现微电源快速响应和功率负担•平滑自主实现与主网分离、并联或者二者过度微电网具有控制、协调、管理等功能，并由以下系统来实现。（1）微电源控制器微电网主要靠微电源控制器来调节馈线潮流、母线电压级与主网的解、并网运行。由于微电源的即拔即插功能，控制主要依赖于就地信号，且响应是毫秒级的。（2）保护协调器饱和协调器既适用于主网的故障，也适用于微电网的故障。当主网故障时，保护协调器要将微电网中重要的负荷尽快地与主网隔离。其某些情况下微电网中重要负荷允许电压短时暂降，在采取一定的补偿措施后可使微电网不与主网分离。当故障发生在微电网内，该保护应该在尽可能小的范围内将故障段隔离。（3）能量管理器能量管理器按电压和功率的预先整定值对系统进行调度，相应时间为分钟级。微电网的控制策略微网的控制技术是微网运行中的一个关键部分。成熟的控制技术可以提高微网的运行灵活性和提供高质量的电能。由于微网内部的电源多为可再生能源,不可控性强,电源容量小、数目多且分散，所以传统大电机控制方法将不再适用。同时，微网内部的电源多通过电力电子装置连接到微网系统中，这对微网内部针对电力电子装置例如逆变器的控制也提出了更精确的要求。因此，所有微网的特性都要求设计出针对微网自身的控制策略。01主从控制03负荷频率二次控制02对等控制04联络线控制常用微电网的控制策略主从控制主从站控制方式是指在微电网由于强制或计划与大电网脱离运行，工作在孤岛状态时，一个微电源以主站的方式运行在VSI模式提供参考电压和频率，其他微电源以从站的方式运行在PQ模式提供恒定出力。该控制方式简单、易实行，并且对孤网运行时保证供电质量有较强的优势。但该方法也有较多的局限性：（1）其要求选择一个电源作为主站,来负责孤网时的电压频率的稳定问题。该主站的选择有较大的限制性：其一，其必须具备较快的出力调节能力；其二，其必须具备足够大的出力。（2）该方法对保证孤网运行下的电能质量具有一定的作用，但其不能实现使微电网运行在诸如电能质量、经济性、稳定性等多目标最优的状态，这与广义上的协调控制是不符合的对等控制对等控制侧率，是基于电力电子技术中的“即插即用”和“对等”的控制思想，根据外特性下降法，分别将频率和有功功率、电压和无功功率关联起来，通过相关的控制算法，模拟传统电中的有功-频率曲线和无功-电压去向，事项电压和频率的自动调节，无需借助于通信。采用对等控制策略是，所有的DG地位“平等”，以预先设定的控制模式参与有功和无功的调节吗，以位置系统电压和频率的稳定。当有DG因故障退出运行时，不会影响其他正常运行的DG；当负荷增加是，可以直接加入新的采用下垂控制方法的发电机组，控制方式和保护措施无需变化，这就是“即插即用”思想。负荷频率二次控制理论当微电网运行在孤岛运行时，微电网内负荷不平衡，储存单元就类似于同步发电机采用二次调节恢复电压和频率，二次控制主要指P/f下垂特性的移动实现控制。可采用如下两个方法：本地二次控制通过每一个可控微电源的控制器来实现，有MGCC主导的集中二次控制。两种情况的原动机的无功功率目标值都由频率偏差来确定。当微电网运行在孤岛状态时，通过MGCC预先设定的频率特性曲线如图所示，满足微电网的内功率平衡，通过在孤岛和短路条件下验证，频率能够快速恢复，满足要求联络线控制理论联络线指主网和微电网之间的链接馈线（PCC）,联络线控制器负责管理连接馈线的潮流和电压，协调微电网中个分布电源的出力，如微电源、储能设备和可控负荷。从连接点来看微电网是一个可分离的整体，即微电网是电网的好市民。联络线控制方法调节微电网内部的潮流并与大电网进行功率交换，也能对PCC点提供电压支持，还能够对主网与微电网交换的有功和无功功率进行控制，并允许微电网的孤岛运行，更重要的是可用来补偿某些新能源，如风能和太阳能发电的间歇性。微电网的控制方法控制方法PQ控制VF控制下垂控制所有的控制方法都应当满足下列要求：1、新的微电源的接入不对大系统造成威胁2、能够自主的选择系统运行点3、平滑与大电网联网或解耦4、对有功、无功可以根据动态的要求进行独立的结构控制。微电网的控制方式和微电源的类型有关，对于采用的电力电子逆变器来说，常用的控制方法有微电网联网状态下的PQ控制方式，电压率VF控制和微电网孤岛状态下的下垂控制。PQ控制PQ控制指的是逆变器输出的有功功率P和无功功率Q的大小可控，均可以根据设定。通常PQ控制方式用于微电网联网运行状态。在该状态下，微电网内负荷功率波动、频率和电压的扰动由大电网承担，微电源不参与频率调节和电压调节，直接采用电网频率和电压作为支撑。中小型的分布式电源以很功率拟负荷的外特性为宜，关系上类似负荷，但并不完全吸收功率。V-F控制V-f控制即恒压恒频控制，指的是通过控制手段使逆变器输出端口电压的幅值U和频率f保持恒定。微网中逆变器的电压和频率控制是电网在孤岛运行中提供强有力的电压稳定和频率稳定保障，与传统电力系统的频率二次调整类似。当大系统发生故障时，微电网与大电网发生解列，由于微电网的内部功率不平衡所带来的一些列问题都可以有V/f控制来解决。