微電網(wǎng)穩(wěn)定性的研究

高昕　束漢檳

【摘 要】微電網(wǎng)是指由多種分布式發(fā)電（DG）及負荷按照一定拓撲組成，通過并網(wǎng)開關和主網(wǎng)相連的小型供電網(wǎng)絡。其中微電網(wǎng)的穩(wěn)定性控制是最核心的問題，本文對系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行了分析。

【關鍵詞】微電網(wǎng)；分布式發(fā)電；穩(wěn)定性；并網(wǎng)開關

0 引言

自工業(yè)革命以來，人類對化石燃料有著過度的依賴，畢竟化石燃料的儲存是有限的，有報告預測，現(xiàn)有的石油和天然氣儲備量將在50年內(nèi)耗盡，煤的使用也只能維持120年。面對需求越來越多的能源問題，在能源危機和環(huán)境污染日益加劇的嚴峻形勢下，國內(nèi)外的許多學者幵始廣泛研究基于太陽能、風能、生物質能、燃料電池等可再生能源和清潔能源的分布式發(fā)電技術。盡管分布式電源有很大的優(yōu)點，但是和大電網(wǎng)相比，它仍是屬于不可控的，所以它也常常被大電網(wǎng)限制或者隔離。為了平衡大電網(wǎng)和分布式電源的矛盾，微電網(wǎng)的概念被相應的提了出來。

1 分布式發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著我國經(jīng)濟建設的飛速發(fā)展，我國集中式供電網(wǎng)規(guī)模迅速膨脹。這種發(fā)展所帶來的安全性問題不容忽視，2008年初雪災中出現(xiàn)的電力系統(tǒng)事故充分暴露了集中式供電網(wǎng)潛在的安全隱患。另外，由于各地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展不平衡，對于廣大經(jīng)濟不發(fā)達的農(nóng)村地區(qū)來說，特別是農(nóng)牧地區(qū)和偏遠山區(qū)，要形成一定規(guī)模的、強大的集中式供電網(wǎng)需要巨大的資金投入，所需的時間也很長。因此，能源供應嚴重制約著這些地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展，而分布式發(fā)電技術則剛好可以彌補這一不足之處。在我國西北部廣大農(nóng)村地區(qū)風力資源十分豐富，風力發(fā)電應用速度迅猛，除自用外，還可送往其他地區(qū)，這種無污染綠色能源還可以減輕當?shù)氐沫h(huán)境污染。分布式發(fā)電系統(tǒng)中的可再生能源除風力發(fā)電外，還有很多其他的發(fā)電方式。在我國城鎮(zhèn)，分布式發(fā)電技術作為集中供電方式技術不可或缺的重要補充，將成為我國未來能源領域的一個重要發(fā)展方向。

2 微電網(wǎng)的基本組成

3 分布式發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析

分布式供電系統(tǒng)是由許多個子系統(tǒng)組成的，由于子系統(tǒng)通常情況下都是基于它本身的要求來設計的，當不同的子系統(tǒng)聯(lián)級的時候，系統(tǒng)就有可能性能下降，甚至不穩(wěn)定。

對于系統(tǒng)穩(wěn)定性判定方法可以采用的是阻抗分析法，即分別測量電源模塊的輸出阻抗ZO（s）和負載模塊的輸入阻抗Zi（s），再計算兩個阻抗的比值。如果小環(huán)路增益Tm=ZO（s）/Zi（s）滿足奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)，即滿足丨ZO（s）/Zi（s）丨<1，那么系統(tǒng)就是穩(wěn)定的；假如不滿足上述條件，系統(tǒng)就不具有足夠的穩(wěn)定裕量。如果在設計的時候能夠滿足阻抗規(guī)范說明，就可以大大減小系統(tǒng)聯(lián)級時性能下降甚至不穩(wěn)定的情況發(fā)生。對于圖2所示的直流母線分布式供電系統(tǒng)而言，所設計的負載系統(tǒng)是由多個子模塊組成的，如果只對整體系統(tǒng)的阻抗Zi進行規(guī)范是不夠的，并不能系統(tǒng)是穩(wěn)定的。這樣的情況要對每個模塊的Zin分別進行規(guī)范，才有可能保證整體系統(tǒng)有足夠的穩(wěn)定裕量。

4 小結

本文對系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行了分析，穩(wěn)定性在系統(tǒng)的運行中有著非常重要的作用，它直接關乎到系統(tǒng)的安全和質量問題。在系統(tǒng)的穩(wěn)定性方面方面還需要做進一步的改進，像微電網(wǎng)的多采用的電力電子接口導致系統(tǒng)慣量比較小，容易擾動而產(chǎn)生動彈，在以后的研究中也仍將重點在這方面。

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[責任編輯：朱麗娜]