微網(wǎng)控制研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)綜述

江蘇科技大學(xué)張家港校區(qū)　賈云博

微網(wǎng)控制研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)綜述

江蘇科技大學(xué)張家港校區(qū)賈云博

考慮到分布式電源的儲(chǔ)能及負(fù)荷裝置的不同，要采用不同的控制策略以實(shí)現(xiàn)其在電網(wǎng)上的無(wú)縫切換。本文闡述了微網(wǎng)的概念、研究現(xiàn)狀和各種控制策略的優(yōu)缺點(diǎn)，給出了微網(wǎng)控制的研究方向及建議。

微網(wǎng)；分布式電源；控制策略

1　微網(wǎng)的概念

微網(wǎng)是指由多個(gè)分布式電源、能量轉(zhuǎn)換、儲(chǔ)能、負(fù)荷、監(jiān)控、保護(hù)等裝置組成的可以孤立和并網(wǎng)運(yùn)行的能夠?qū)崿F(xiàn)自我保護(hù)、管理和控制的配電系統(tǒng)，具備可靠性、經(jīng)濟(jì)性和靈活性等優(yōu)勢(shì)。聯(lián)網(wǎng)模式和孤島模式的切換主要用于故障時(shí)對(duì)主電網(wǎng)的保護(hù)，另外電能質(zhì)量不滿足要求的時(shí)候也會(huì)進(jìn)入孤島運(yùn)行模式。在微網(wǎng)的各組成部分中，分布式電源通常包括光伏電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、燃料電池等，儲(chǔ)能系統(tǒng)通常分為機(jī)械儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能和電化學(xué)儲(chǔ)能等。

2　微網(wǎng)的控制策略

2.1單個(gè)分布式電源控制方法

分布式電源控制方法常見(jiàn)的有三種，分別是恒功率控制、下垂控制以及恒壓恒頻控制。恒功率控制方法要求系統(tǒng)電網(wǎng)或分布式電源能維持電壓和頻率，其參考功率等于分布式電源輸出的無(wú)功和有功功率之和；下垂控制方法要求分布式電源輸出的有功功率和頻率成線性關(guān)系，同時(shí)無(wú)功功率和電壓幅值也要成線性關(guān)系，利用這種線性關(guān)系從而進(jìn)行控制；恒壓恒頻控制方法分布式電源的輸出電壓的幅值和頻率保持恒定值，不管輸出功率是如何變化的。

2.2多個(gè)分布式電源控制方法

（1）主從控制策略

主從控制策略是多個(gè)分布式電源控制的常用方法，采用該策略，在聯(lián)網(wǎng)模式時(shí)，分布式電源都采用恒功率控制，在孤島模式時(shí)，需要對(duì)不同的分布式電源采用不同的控制策略，分清主從控制單元，如選擇一個(gè)分布式電源為主單元，采用恒壓恒頻控制，維持系統(tǒng)的電壓和頻率恒定，而其余的分布式電源為從單元，采用恒功率控制等。一般的，主單元都選擇分布式電源、儲(chǔ)能裝置為主單元，或者選分布式電源加儲(chǔ)能裝置為主控制單元。

（2）對(duì)等控制模式

對(duì)等控制模式中的微網(wǎng)具有“即插即用”的功能，其所有的分布式電源各自之間沒(méi)有通信聯(lián)系，控制變量都是與系統(tǒng)點(diǎn)相連的電壓、頻率等本地、就地變量。通常包括“頻率-有功功率”和“電壓-無(wú)功功率”下垂控制法、“有功功率-頻率”和“無(wú)功功率-電壓”下垂控制法兩種，前者是根據(jù)系統(tǒng)頻率和分布式電源的電壓幅值來(lái)獲得輸出功率，后者根據(jù)分布式電源的輸出功率來(lái)獲得電壓頻率及幅值。

（3）分層控制模式

分層控制模式要求協(xié)調(diào)控制配網(wǎng)中心、微網(wǎng)、分布式電源三者關(guān)系，同時(shí)建立由系統(tǒng)協(xié)調(diào)、微網(wǎng)控制、分布式電源等各代理組成的多代理系統(tǒng)，以便保證配電網(wǎng)輻射狀運(yùn)行、滿足配電網(wǎng)電壓與電流及饋線容量等約束條件的情況下的供電恢復(fù)。

2.3其他控制方法

經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外學(xué)者的積極研究和探索，各種新的微網(wǎng)控制策略不斷被提出來(lái)，以應(yīng)對(duì)不同的實(shí)用領(lǐng)域。比如：制定一個(gè)混合整數(shù)粒子群優(yōu)化方法解決繼電器協(xié)調(diào)的問(wèn)題，提出了利用方向性過(guò)流繼電器保護(hù)分散型分布式電源組成的微網(wǎng)；提出了虛擬電感器輸出控制以及負(fù)載效應(yīng)功率控制等方法以應(yīng)對(duì)電壓驟降的情況；提出了在內(nèi)環(huán)控制器設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用比例積分電壓控制器、比例電流控制器，并使輸出阻抗為感性阻抗；提出了基于橫軸或縱軸電壓的分布式電源的主動(dòng)式孤島檢測(cè)方法；提出了基于根軌跡和頻域法的控制器設(shè)計(jì)方法。

3　研究方向及建議

微網(wǎng)技術(shù)是電力系統(tǒng)的的前沿領(lǐng)域，其最關(guān)鍵的技術(shù)是微網(wǎng)控制，它必將融合傳統(tǒng)控制理論、智能控制技術(shù)，建立微網(wǎng)系統(tǒng)最優(yōu)控制的模型。目前，微網(wǎng)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展還處于基礎(chǔ)理論研究階段，如何更深入地將理論研究和實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來(lái)，都有待深入實(shí)踐，比如各分布式電源在不同運(yùn)行模式時(shí)的相互影響、針對(duì)各分布式電源采用最佳的控制策略等。

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賈云博，男，江蘇徐州人，現(xiàn)就讀于江蘇科技大學(xué)張家港校區(qū)冶金與材料工程學(xué)院。