含多種分布式電源的微電網(wǎng)控制策略

劉壯志

摘 要：正是因?yàn)榉植际诫娫吹奶匦?，決定了分布式電源無(wú)法直接與電網(wǎng)進(jìn)行連接，必須要通過(guò)電力電子接口設(shè)備的支持。所以，為了進(jìn)一步確保微電網(wǎng)能夠得以穩(wěn)定運(yùn)行，必須對(duì)加以深入研究分布式電源以及電力電子接口設(shè)備技術(shù)。本文筆者即對(duì)含多種分布式電源的微電網(wǎng)控制展開粗淺的探討，以期為實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)運(yùn)行方式的平穩(wěn)過(guò)渡奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：分布式電源；微電網(wǎng)；控制

中圖分類號(hào)：TM61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

微電網(wǎng)將分布式電源、儲(chǔ)能、負(fù)荷、控制裝置結(jié)合在一起的同時(shí)，也形成了一個(gè)統(tǒng)一的，能夠自治的可控制分配電系統(tǒng)。因此，在某種意義上，微電網(wǎng)的出現(xiàn)不僅大大地緩解了電網(wǎng)與分布式電源之間存在的問(wèn)題，更是推動(dòng)了分布式發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用與快速發(fā)展。也正因此，近些年來(lái)我國(guó)也早已加強(qiáng)了對(duì)微電網(wǎng)的建設(shè)與推廣。本文筆者即結(jié)合個(gè)人多年從事分布式電源的實(shí)踐研究經(jīng)驗(yàn)，對(duì)多種分布式電源在微電網(wǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行了粗淺的探討，旨在通過(guò)筆者的粗淺闡述，提出一條有效的微電網(wǎng)綜合控制策略，進(jìn)而促進(jìn)微電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1.對(duì)微電網(wǎng)的組成分析

1.1 分布式電源分析

燃料利用率高，廢氣排放量低，初始安裝費(fèi)用低廉都是微型燃?xì)廨啓C(jī)的重要優(yōu)勢(shì)所在。在本筆者的研究過(guò)程中，筆者選取了高度單軸結(jié)構(gòu)的微型燃?xì)廨啓C(jī)。SOFC作為一種在中高溫狀態(tài)下可以直接將燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的固體氧化物燃料電池，其同樣具備著燃料適應(yīng)性強(qiáng)、能量轉(zhuǎn)換效率高、污染低、噪聲低的重要優(yōu)勢(shì)。光伏發(fā)電PV也是一種極具發(fā)展前景的分布式電源，其具備著無(wú)污染、可再生、方便靈活等諸多優(yōu)勢(shì)。

1.2 負(fù)荷與儲(chǔ)能裝置

為了能夠方便本文筆者的研究，本文筆者在負(fù)荷上只考慮三相對(duì)稱的恒阻抗負(fù)荷，儲(chǔ)能裝置則采用蓄電池。

1.3 電力電子接口設(shè)備

分布式電源與儲(chǔ)能設(shè)備想要接入到微電網(wǎng)中，必須要通過(guò)電力電子接口設(shè)備的支持，其中常見(jiàn)的電力電子接口設(shè)備，包括：整流器、直流變換電路、逆變器等等。

整流則主要被應(yīng)用在微型燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)輸出的高頻交流電之上。而接入Buck-Boost來(lái)變換電路的這種方法則多被應(yīng)用在SOFC輸出端之上，主要是為了通過(guò)此種方法進(jìn)一步提高在輸出電壓與動(dòng)態(tài)響應(yīng)上電池組的實(shí)際速度。光伏電池PV則可通過(guò)Boost電路，實(shí)現(xiàn)擾動(dòng)觀察法，對(duì)最大功率點(diǎn)進(jìn)行跟蹤，從而尋求最優(yōu)過(guò)程，解決光伏電池開關(guān)電壓、電路電流受到外界影響較大的問(wèn)題。

分布式電源經(jīng)過(guò)直流電壓或者是整流的相應(yīng)變換之后，其輸出電能早已轉(zhuǎn)換成為較為穩(wěn)定的回流電壓輸出。而這并不是向微電網(wǎng)供電的最后一步，想要向微電網(wǎng)供電還必須要通過(guò)逆變器。所以，對(duì)逆變器所進(jìn)行的控制，往往也是控制微電網(wǎng)技術(shù)的關(guān)鍵所在。

2.對(duì)微電網(wǎng)綜合控制的策略研究

2.1 對(duì)微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的分析

對(duì)于處在并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)下的微電網(wǎng)，想要始終維持其內(nèi)部功率的平衡，僅需要控制分布式能源的輸出功率即可。而電壓與頻率則是由大電網(wǎng)實(shí)施調(diào)節(jié)、支持的，因此，在并網(wǎng)狀態(tài)之下，分布式電源的逆變器只需要采取PQ控制方法就可以讓微電網(wǎng)按照固有設(shè)定值進(jìn)行設(shè)定。而這里需要注意的是，當(dāng)微電網(wǎng)處于并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)下是，對(duì)其所采取的控制策略，應(yīng)該嚴(yán)格遵循大電網(wǎng)的實(shí)際需求以及本地的負(fù)荷變化情況，分布式能源的發(fā)電能力等因素，共同對(duì)PQ控制下的有功功率和無(wú)功功率運(yùn)行點(diǎn)及各個(gè)負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行決策。并向MC和LC傳遞MGCC所控制下的運(yùn)行狀態(tài)。

2.2 對(duì)微電網(wǎng)孤島運(yùn)行的分析

處于孤島運(yùn)行狀態(tài)下的微電網(wǎng)勢(shì)必也與大電網(wǎng)斷開了連接，因此，要想維持此時(shí)微電網(wǎng)電壓、頻率，就需要對(duì)1個(gè)或者幾個(gè)分布式電源逆變器采取下垂控制法，進(jìn)行相應(yīng)的控制。也就是說(shuō)，處于孤島狀態(tài)下的微電網(wǎng)，要及時(shí)對(duì)肩負(fù)維持電壓、頻率的分布式電源的逆變器進(jìn)行下垂法控制，使其能夠模擬同步電機(jī)實(shí)現(xiàn)頻率一次調(diào)節(jié)，從而在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)負(fù)荷變化情況、故障出現(xiàn)情況的正確處理與響應(yīng)。這里需要注意的是，通過(guò)下垂法的調(diào)節(jié)，其在一次調(diào)節(jié)過(guò)程中，可以說(shuō)是有差調(diào)節(jié)，因此，會(huì)在一定程度上造成電能質(zhì)量偏低，儲(chǔ)能裝置無(wú)法正確運(yùn)行，可以說(shuō)對(duì)微電網(wǎng)的重新并網(wǎng)工作的開展是十分不利于的。所以在進(jìn)行一次調(diào)節(jié)之后還要對(duì)頻率進(jìn)行二次調(diào)節(jié)，以此方式實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率的無(wú)差調(diào)節(jié)。

2.3 對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行方式切換的分析

當(dāng)微電網(wǎng)計(jì)劃要開始進(jìn)行調(diào)整或者其實(shí)際的運(yùn)行情況出現(xiàn)變化時(shí)，就必須要對(duì)微電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行迅速的判斷予以相應(yīng)的調(diào)整控制。當(dāng)微電網(wǎng)處于并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，此時(shí)需要連續(xù)進(jìn)行孤島檢測(cè)，這是因?yàn)槲㈦娋W(wǎng)一旦進(jìn)入到孤島運(yùn)行狀態(tài)下，就必須要相應(yīng)地對(duì)逆變器的控制進(jìn)行調(diào)整。也意味著，此時(shí)的MGCC必須馬上按照原定計(jì)劃予以執(zhí)行，將已經(jīng)脫網(wǎng)后的負(fù)責(zé)維持電壓頻率穩(wěn)定的分布式電源逆變器調(diào)整為下垂控制，其他逆變器繼續(xù)PQ控制，必要時(shí)也可以通過(guò)對(duì)LC的控制進(jìn)行減負(fù)荷，以維持孤島的穩(wěn)定運(yùn)行。如若微電網(wǎng)由孤島運(yùn)行切換為并網(wǎng)運(yùn)行，那么必須通過(guò)MGCC啟動(dòng)并網(wǎng)過(guò)程。首先，應(yīng)該判斷大電網(wǎng)側(cè)的電壓幅值是否始終處于合理的范圍之內(nèi)，是否已經(jīng)受到了干擾；然后，在對(duì)微電網(wǎng)的頻率連續(xù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保微電網(wǎng)并網(wǎng)處的電壓能夠與大電網(wǎng)側(cè)的電壓幅值相一致。這里需要注意的是，在并網(wǎng)的過(guò)程中，如若不滿足并網(wǎng)條件，那么要馬上終止并網(wǎng)，在重新開始。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文筆者先是對(duì)多種分布式電源進(jìn)行了粗淺地分析，提出了不同類型分布式電源在微電網(wǎng)運(yùn)行中的控制措施，其根本目的是為了能夠?qū)崿F(xiàn)微電網(wǎng)在并網(wǎng)和孤島兩種運(yùn)行方式下的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)與切換，更好地對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行質(zhì)的提升，降低儲(chǔ)能裝置在充放電以后受到穩(wěn)定頻率偏差的影響，為確保微電網(wǎng)的安全運(yùn)行提供有益的參考建議。

參考文獻(xiàn)

[1]柳明，柳文.基于電壓的自治微電網(wǎng)分布式協(xié)調(diào)控制[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2010（1）：125-127.

[2]李振杰，袁越.智能微網(wǎng)——未來(lái)智能配電網(wǎng)新的組織形式[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2009（17）：33-34.