提高電能質(zhì)量的風(fēng)柴蓄獨(dú)立微電網(wǎng)分層協(xié)調(diào)控制*

馬藝瑋 楊蘋 王月武 趙卓立

(華南理工大學(xué) 電力學(xué)院∥廣東省綠色能源技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州510640)

獨(dú)立微電網(wǎng)是指與外部大電網(wǎng)隔離、獨(dú)立自主運(yùn)行的小型電力系統(tǒng)，它主要有兩種不同形式:①不與外部大電網(wǎng)相連接的孤島式的微電網(wǎng)［1-3］;②因某種原因通過公共連接點(diǎn)(PCC)的靜態(tài)開關(guān)斷開與大電網(wǎng)的連接而轉(zhuǎn)入獨(dú)立運(yùn)行模式的微電網(wǎng)［4-6］.現(xiàn)有研究和實(shí)踐表明，有效集成風(fēng)、光等間歇性可再生能源和電池儲(chǔ)能系統(tǒng)等多種混合能源的獨(dú)立微電網(wǎng)，能夠有效降低風(fēng)、光等高滲透率間歇性電源的隨機(jī)性和間歇性出力對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行帶來的不良影響，提高系統(tǒng)的供電可靠性和電能質(zhì)量、降低成本，還是解決和改善海島等偏遠(yuǎn)地區(qū)分散電力需求的一種有效途徑，如希臘Kythnos 島風(fēng)光柴蓄微電網(wǎng)和我國東福山風(fēng)光柴蓄微電網(wǎng)等項(xiàng)目［7-9］.

獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)多種不同類型的分布式電源間的協(xié)調(diào)控制是系統(tǒng)運(yùn)行控制的關(guān)鍵［10-11］.目前，國內(nèi)外研究的獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)主要采用主從控制和對(duì)等控制兩種基本控制模式對(duì)系統(tǒng)內(nèi)分布式電源(DG)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，而主從控制模式是當(dāng)前世界各地已建成獨(dú)立微電網(wǎng)項(xiàng)目所采用的主要方式［12］.在獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)中，風(fēng)機(jī)和光伏間歇性電源需采用恒功率(PQ)控制方法進(jìn)行有功功率和無功功率輸出，不參與系統(tǒng)電壓頻率調(diào)節(jié)［10］，而儲(chǔ)能系統(tǒng)和同步電壓源則是自動(dòng)吸收系統(tǒng)內(nèi)發(fā)電和負(fù)荷的不平衡功率和支撐系統(tǒng)電壓頻率穩(wěn)定的關(guān)鍵［13］.文獻(xiàn)［14］中提出了基于恒壓恒頻(V/f)控制策略的蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)來維持獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓和頻率穩(wěn)定.文獻(xiàn)［15-16］中提出基于P-f 和Q-V 下垂控制方法的多微電源逆變器并聯(lián)控制來提高負(fù)荷功率分配的精確性，但獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量仍受到系統(tǒng)中各微電源的不同功率等級(jí)、線路阻抗和逆變器設(shè)計(jì)參數(shù)等因素的影響.針對(duì)較多的獨(dú)立微電網(wǎng)中多微電源逆變器并聯(lián)控制研究，文獻(xiàn)［17］中提出了含同步發(fā)電機(jī)和電壓源逆變器接口的獨(dú)立微電網(wǎng)控制策略，不同類型分布式電源分別通過各自控制器的下垂控制系數(shù)進(jìn)行負(fù)荷功率分配.文獻(xiàn)［18］中指出獨(dú)立微電網(wǎng)中柴油發(fā)電機(jī)和蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)由于差異較大的控制特性而無法同時(shí)作為主控電源并列運(yùn)行，為此提出了獨(dú)立微電網(wǎng)中柴油發(fā)電機(jī)和蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)控制策略，包括當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)為主電源時(shí)的儲(chǔ)能系統(tǒng)輔助功率控制，以及柴油發(fā)電機(jī)和儲(chǔ)能系統(tǒng)之間的雙主電源無縫切換控制策略.

綜上所述，目前大多數(shù)方案沒有綜合考慮分布式電源的不同類型、微電網(wǎng)系統(tǒng)電壓和頻率控制的層次性［19］、系統(tǒng)負(fù)荷和間隙性能源出力的不同波動(dòng)特性等因素對(duì)獨(dú)立微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來的影響.因此，文中以含有柴油發(fā)電機(jī)和蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)為例，提出了一種基于不同時(shí)間尺度的微電網(wǎng)分層協(xié)調(diào)控制方案，有效提高系統(tǒng)電壓頻率的穩(wěn)定性.借鑒電力系統(tǒng)的分層控制經(jīng)驗(yàn)，基于下垂控制的蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)負(fù)責(zé)調(diào)整較小變化幅度和較短變化周期的隨機(jī)凈負(fù)荷波動(dòng)分量，而針對(duì)變化幅度大和變化周期長的凈負(fù)荷波動(dòng)分量，利用柴油發(fā)電機(jī)的無差頻率控制和無功補(bǔ)償控制器使系統(tǒng)電壓頻率恢復(fù)到額定值，從而在不同時(shí)間尺度上有效提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性.

1 獨(dú)立微電網(wǎng)分層協(xié)調(diào)控制結(jié)構(gòu)

獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓和頻率波動(dòng)主要是由于系統(tǒng)內(nèi)風(fēng)機(jī)等間隙性分布式電源出力的不穩(wěn)定性以及各種阻感性負(fù)荷的頻繁投切而引起的系統(tǒng)功率供需不平衡造成［11，20］.因此，根據(jù)獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)電壓動(dòng)態(tài)特性和頻率動(dòng)態(tài)特性，對(duì)電壓和頻率波動(dòng)幅度按照一定級(jí)別劃分為如圖1所示的A、B 和C 三類，其中，fn、Un分別表示額定頻率和額定電壓，A 區(qū)域(高頻AH和低頻AL)代表電壓和頻率偏差在電能質(zhì)量要求范圍內(nèi)，B 區(qū)域(高頻BH和低頻BL)代表稍微超出額定電壓和頻率允許波動(dòng)范圍，C 區(qū)域(高頻CH和低頻CL)代表嚴(yán)重超出電壓和頻率允許波動(dòng)范圍.

充分考慮柴油發(fā)電機(jī)和蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的不同動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)特性(時(shí)間響應(yīng)特性和功率調(diào)節(jié)特性等)［21］，借鑒電力系統(tǒng)3 次調(diào)頻的經(jīng)驗(yàn)，提出了基于不同時(shí)間尺度的獨(dú)立微電網(wǎng)分層控制結(jié)構(gòu)，如圖2所示.根據(jù)獨(dú)立微電網(wǎng)內(nèi)3 種不同凈負(fù)荷波動(dòng)分量以及對(duì)應(yīng)的不同時(shí)間尺度，文中提出的分層控制主要包括以下3 個(gè)層次.

圖1 電壓、頻率穩(wěn)定區(qū)域Fig.1 Divided stable regions of voltage and frequency

圖2 基于不同時(shí)間尺度的獨(dú)立微電網(wǎng)分層控制結(jié)構(gòu)Fig.2 Hierarchical control structure of islanded microgrid based on different time-scales

(1)第1 層為基于下垂控制的蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的一級(jí)控制，主要針對(duì)變化幅度小、周期短的隨機(jī)性凈負(fù)荷波動(dòng)分量，即圖1所示的B 區(qū)域.這充分利用了蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的快速瞬時(shí)響應(yīng)性和較好功率補(bǔ)償性等優(yōu)點(diǎn)，能夠在毫秒級(jí)時(shí)間尺度內(nèi)有效補(bǔ)償負(fù)荷功率缺額，快速抑制系統(tǒng)電壓和頻率波動(dòng)，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性.

(2)第2 層為基于無差控制的柴油發(fā)電機(jī)的二級(jí)控制，主要針對(duì)變化幅度大、周期長的沖擊性凈負(fù)荷分量，即圖1所示的C 區(qū)域.相對(duì)蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的逆變控制特性，柴油發(fā)電機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度較慢，甚至有十秒到幾十秒的時(shí)間延時(shí)，很難滿足系統(tǒng)負(fù)荷和間歇性能源瞬息變化的需要，但是它作為一種技術(shù)成熟的不間斷可控電源，具有容量大、持續(xù)時(shí)間長等優(yōu)點(diǎn)，能夠較好實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓頻率無差控制，使較大偏離的電壓和頻率偏差恢復(fù)到系統(tǒng)額定值.

(3)第3 層為基于系統(tǒng)級(jí)集中控制的微網(wǎng)中央控制中心(MGCC)的三級(jí)控制或經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，主要針對(duì)較長時(shí)間周期內(nèi)變化緩慢的周期性負(fù)荷分量.由于三級(jí)控制主要針對(duì)一天內(nèi)變化緩慢的負(fù)荷和輸入能源安排發(fā)電計(jì)劃，故文中不做詳細(xì)探討.

2 獨(dú)立微電網(wǎng)分層協(xié)調(diào)控制

2.1 蓄電池儲(chǔ)能的一級(jí)控制

蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制可以分為有功-頻率(P-f)控制和無功-電壓(Q-U)控制兩部分，如圖3所示.其中，PLL 為基于微電網(wǎng)電壓基波的快速鎖相環(huán);功率控制采用P-f 和Q-V 下垂控制，通過此控制器產(chǎn)生電壓控制的參考電壓，電壓控制采用PI 控制器主要起穩(wěn)定接口逆變器輸出端口電壓作用，而電流控制采用比例控制器主要為了提高響應(yīng)速度［22］.

圖3 蓄電池逆變器控制結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 Diagram of battery inverter control structure

蓄電池儲(chǔ)能控制系統(tǒng)首先由微網(wǎng)三相電壓ua、ub、uc經(jīng)過abc/dq 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以及功率控制得到電壓控制的輸入?yún)⒖贾?角頻率ω 和電壓幅值Um)，經(jīng)電壓控制再得到電流控制的輸入?yún)⒖贾?d 軸電流參考值i*b和q 軸電流參考值i*b).蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)有功-頻率(P-f)控制和無功-電壓(Q-V)的一次有差調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)過程如圖4所示.

圖4 電壓頻率的下垂控制Fig.4 Droop control of voltage and frequency

結(jié)合圖1和圖4可知，蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的下垂特性曲線函數(shù)如式(1)和(2)所示，下垂系數(shù)Kfp和Kup分別由式(3)和(4)求得.

式中:Pref和Qref分別為蓄電池逆變器的有功功率和無功功率參考值;P0和Q0分別為蓄電池穩(wěn)定狀態(tài)下的初始輸出的有功功率和無功功率值;Kfp和Kup分別為有功-頻率和無功-電壓的下垂系數(shù);f0和U0為系統(tǒng)的額定頻率和額定電壓;fm和Um分別為系統(tǒng)的實(shí)測頻率和實(shí)測電壓;Pmax和Qmax分別為蓄電池輸出的最大有功功率和最大無功功率;fmin和Umin分別為系統(tǒng)的最小頻率和最小電壓.

2.2 柴油發(fā)電機(jī)組的二級(jí)控制

圖5所示為柴油發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)框圖，控制系統(tǒng)主要由調(diào)速器(GOV)和自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器(AVR)組成，其中調(diào)速器根據(jù)反饋回來的同步發(fā)電機(jī)角速度偏差，用以調(diào)整控制原動(dòng)機(jī)(如油氣輪機(jī))的輸出機(jī)械功率來適應(yīng)負(fù)荷需求和實(shí)現(xiàn)恒速狀態(tài)下的頻率穩(wěn)定性;而電壓調(diào)節(jié)器利用輸出端的電壓偏差反饋，調(diào)節(jié)無功電流使輸出端電壓維持在給定值附近，如圖1(b)中的A 區(qū)域.

圖5 柴油發(fā)電機(jī)控制框圖Fig.5 Control diagram of diesel generator

圖5中符號(hào)說明如表1所示.

表1 柴油發(fā)電機(jī)組的參數(shù)Table1 Parameters of the diesel generators

續(xù)表1

2.2.1 有功-頻率的無差調(diào)節(jié)

柴油發(fā)電機(jī)的有功-頻率特性是由其調(diào)速器(GOV)的一階傳遞函數(shù)決定的.因此，將圖5中調(diào)速部分的比例控制改為比例積分控制，則可以實(shí)現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)組的無差調(diào)頻控制，如圖6所示.

圖6 PI 控制器Fig.6 PI controller

頻率偏差Δf 和微電網(wǎng)系統(tǒng)總的有功功率缺額ΔP 的關(guān)系如式(5)所示，其中，Kp1、Ki1分別為比例系數(shù)和積分系數(shù).

需說明的是，當(dāng)系統(tǒng)只有一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組時(shí)，其速度調(diào)節(jié)器采用PI 控制可實(shí)現(xiàn)頻率的無差調(diào)節(jié);當(dāng)系統(tǒng)中有兩臺(tái)或多臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組時(shí)，則采用虛有差調(diào)節(jié)方法協(xié)調(diào)管理各機(jī)組的功率分配［23］.

2.2.2 無功-電壓的無差調(diào)節(jié)

柴油發(fā)電機(jī)的無功功率主要是由有功功率和功率因數(shù)共同決定的，而輸出端電壓主要受勵(lì)磁電流的影響.圖7所示為柴油發(fā)電機(jī)的無功-電壓(QU)特性曲線，當(dāng)無功負(fù)荷增加時(shí)，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流需相應(yīng)增加到某一適當(dāng)值，使發(fā)電機(jī)的Q-U 曲線上移，從而通過增加無功功率滿足雙方無功功率平衡、維持電壓在某一設(shè)定值.

柴油發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流有一定的極限限制，通過添加相應(yīng)的無功功率儲(chǔ)備裝置來保證系統(tǒng)電壓的自動(dòng)穩(wěn)定控制是最有效的手段，圖8為該無功功率儲(chǔ)備裝置的控制原理圖，只有同時(shí)滿足兩個(gè)設(shè)定條件:(1)柴油發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)低于設(shè)定值;(2)無功缺額大于該控制器所帶電容器的輸出無功容量時(shí)，才自動(dòng)進(jìn)行無功功率補(bǔ)償，維持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定.

圖7 柴油發(fā)電機(jī)的無功-電壓特性Fig.7 Q-U characteristics of diesel generator

圖8 無功-電壓控制器Fig.8 Q-U controller

因此，將微電網(wǎng)母線的參考電壓Uref與實(shí)際電壓U0的偏差送入PI 控制器，得到計(jì)劃外無功功率ΔQ:

式中，Kp2、Ki2分別為電壓調(diào)節(jié)比例系數(shù)和積分系數(shù).

2.3 一、二級(jí)協(xié)調(diào)控制策略

由以上可知，獨(dú)立微電網(wǎng)在實(shí)時(shí)調(diào)控電壓和頻率時(shí)，負(fù)責(zé)一級(jí)控制的蓄電池和負(fù)責(zé)二級(jí)控制的柴油發(fā)電機(jī)在某種程度上相互關(guān)聯(lián)、密切配合，協(xié)調(diào)維持和保障系統(tǒng)電壓和頻率的穩(wěn)定性.圖9詳細(xì)列出了獨(dú)立微電網(wǎng)的一、二次協(xié)調(diào)控制策略，首先各分布式電源的控制器實(shí)時(shí)監(jiān)控并采集微電網(wǎng)母線電壓和頻率值，并判斷確認(rèn)其處于圖1中所示的某分區(qū)內(nèi).若系統(tǒng)凈負(fù)荷變化不大，U、f 在正常范圍內(nèi)即A 區(qū)域，則蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)和柴油發(fā)電機(jī)組不參與調(diào)節(jié).若微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)風(fēng)、光等間歇性電源注入過多的有功、無功功率，導(dǎo)致系統(tǒng)母線電壓和頻率抬升，并處于圖1中的BH區(qū)時(shí)，負(fù)責(zé)一級(jí)控制的蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)則憑借其瞬時(shí)響應(yīng)特性，率先通過充電來吸收多余的功率，抑制和降低電壓和頻率波動(dòng)幅度并處于穩(wěn)定區(qū)域A 中.如果間歇性電源注入功率超過蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的最大充電功率時(shí)，系統(tǒng)母線電壓和頻率會(huì)持續(xù)攀升至CH區(qū)，二級(jí)控制的柴油發(fā)電機(jī)則降低功率輸出而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功率平衡.當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流增大到其最大值時(shí)，即功率因數(shù)處于正常設(shè)定范圍且無功缺額超過無功補(bǔ)償器內(nèi)電容器無功輸出容量時(shí)，無功補(bǔ)償器輸出無功功率而恢復(fù)母線電壓到設(shè)定值.同理，若微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)功率不足，導(dǎo)致母線電壓和頻率跌落，如果處于圖1中的BL區(qū)域時(shí)，一級(jí)控制的蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)率先通過放電進(jìn)行功率補(bǔ)償，滿足系統(tǒng)功率平衡;如果負(fù)荷功率缺額超過蓄電池最大放電功率值時(shí)，系統(tǒng)母線電壓和頻率繼續(xù)跌落至CL區(qū)，二級(jí)控制的柴油發(fā)電機(jī)則增加功率輸出來滿足系統(tǒng)功率平衡(注:三級(jí)控制的MGCC 負(fù)責(zé)蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)(SOC)的優(yōu)化管理，從而保證其在最佳荷電狀態(tài)，能夠根據(jù)需要工作在充電狀態(tài)或放電狀態(tài)進(jìn)行一次控制，所以此處不做詳細(xì)介紹).

圖9 協(xié)調(diào)控制策略Fig.9 Coordinated control strategy

3 算例分析

3.1 仿真系統(tǒng)及相關(guān)參數(shù)

以廣東東澳島獨(dú)立微電網(wǎng)的一期項(xiàng)目工程為例，在Matlab/Simulink 中搭建如圖10所示的風(fēng)柴蓄獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)仿真模型，驗(yàn)證文中提出的分層控制策略的有效性.該微電網(wǎng)仿真系統(tǒng)包含有2 臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組、2 臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和1 套蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)共5 個(gè)微電源以及5 個(gè)負(fù)荷(L1-L5)，各分布式單元均接入系統(tǒng)10 kV 母線，再通過降壓變壓器供給各個(gè)負(fù)荷.各電源及負(fù)荷參數(shù)如表2所示.

圖10 獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.10 Structure of islanded microgrid

表2 分布式電源及負(fù)荷參數(shù)Table2 Parameters of DGs and Loads

3.2 分層協(xié)調(diào)控制策略仿真

初始階段，系統(tǒng)負(fù)荷需求有功功率為0.78 MW，無功功率為0.435 Mvar，風(fēng)速為8.5 m/s，系統(tǒng)運(yùn)行了一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組DE01 和一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組WT01;第35 s 時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)組DE02 啟動(dòng);第40 s時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組WT02 啟動(dòng);第55 s 時(shí)，WT01 停止運(yùn)行.基于不同時(shí)間尺度的風(fēng)柴蓄獨(dú)立微電網(wǎng)的分層協(xié)調(diào)控制詳細(xì)仿真過程如表3所示.

表3 仿真過程Table3 Simulation events

3.3 仿真結(jié)果分析

基于不同時(shí)間尺度的風(fēng)柴蓄獨(dú)立微電網(wǎng)分層協(xié)調(diào)控制仿真結(jié)果如圖11-14 所示.其中，圖11和圖12分別為系統(tǒng)有功功率和頻率的變化，圖13和圖14分別為系統(tǒng)無功功率和電壓的變化.

由圖11(a)中有功負(fù)荷需求及各電源有功功率輸出曲線以及圖12(a)系統(tǒng)頻率變化曲線可知:①隨著系統(tǒng)負(fù)荷的增加，在35 s 時(shí)，DE02 接入系統(tǒng)，DS02 并入系統(tǒng)的暫態(tài)過程如圖11(b)所示，DS02轉(zhuǎn)速及輸出端口電壓穩(wěn)定后，DE01 和DE02 均分系統(tǒng)有功功率;②40s 時(shí)，WT02 啟動(dòng)，吸收系統(tǒng)大量有功功率，系統(tǒng)頻率下降，此時(shí)，頻率偏差超過蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的調(diào)節(jié)范圍，柴油發(fā)電機(jī)組增加有功功率輸出，跟隨系統(tǒng)凈負(fù)荷的變化，系統(tǒng)頻率經(jīng)過短暫波動(dòng)后恢復(fù);③45s 時(shí)，系統(tǒng)凈負(fù)荷增加引起系統(tǒng)頻率下降，頻率偏差在BS 調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，BS 輸出功率完成系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié);④系統(tǒng)凈負(fù)荷的變化引起系統(tǒng)頻率波動(dòng)，在文中設(shè)計(jì)的分層協(xié)調(diào)控制作用下，頻率波動(dòng)符合國標(biāo)電能質(zhì)量要求，頻率偏差沒有超出正常運(yùn)行范圍.

圖11 系統(tǒng)有功功率變化Fig.11 Active powerchange of microgrid

圖12 系統(tǒng)頻率Fig.12 Frequency of microgrid

由圖13(a)中無功負(fù)荷需求、各電源無功功率輸出曲線以及圖14(a)系統(tǒng)電壓變化曲線可知:①40 s 時(shí)，WT02 啟動(dòng)，吸收系統(tǒng)大量無功功率，系統(tǒng)電壓下降，柴油發(fā)電機(jī)組增加無功功率輸出，跟隨系統(tǒng)凈負(fù)荷的變化，系統(tǒng)電壓經(jīng)過短暫波動(dòng)后恢復(fù);②微電網(wǎng)中無功負(fù)荷的變化引起系統(tǒng)電壓波動(dòng)，在文中設(shè)計(jì)的分層協(xié)調(diào)控制作用下，電壓波動(dòng)符合國標(biāo)電能質(zhì)量要求.

圖13 系統(tǒng)無功功率變化Fig.13 Reactive power of microgrid

圖14 系統(tǒng)電壓幅值變化Fig.14 Voltage amplitude of microgrid

4 結(jié)論

為了解決獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)高滲透率間歇性能源和頻繁投切的系統(tǒng)負(fù)荷對(duì)系統(tǒng)電壓和頻率穩(wěn)定性的影響，文中提出了蓄電池一次調(diào)節(jié)和柴油發(fā)電機(jī)二次調(diào)節(jié)相結(jié)合的獨(dú)立微電網(wǎng)分層協(xié)調(diào)控制方案來提高系統(tǒng)電能質(zhì)量.根據(jù)在不同時(shí)間尺度內(nèi)的系統(tǒng)電壓和頻率波動(dòng)幅度，具有瞬時(shí)響應(yīng)特性的蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)利用改進(jìn)下垂系數(shù)完成一次控制，調(diào)節(jié)控制變化幅度小、周期短的隨機(jī)性凈負(fù)荷波動(dòng)分量;而針對(duì)變化幅度大、周期長的凈負(fù)荷波動(dòng)，通過在調(diào)速控制器中的比例因子改為比例積分因子而實(shí)現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)的有功-頻率無差調(diào)節(jié)，并通過添加相應(yīng)的無功補(bǔ)償裝置，提高柴油發(fā)電機(jī)的無功-電壓優(yōu)化控制，恢復(fù)系統(tǒng)電壓和頻率質(zhì)量.仿真結(jié)果驗(yàn)證了所提方法能夠有效提高獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)電壓和頻率質(zhì)量.

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