交直流混合微電網(wǎng)運(yùn)行控制技術(shù)

岳應(yīng)娟， 鳳林， 蔡艷平， 王旭

(火箭軍工程大學(xué)軍隊(duì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 西安 710025)

隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，各種用電負(fù)荷的增加，對(duì)電能的需求持續(xù)增強(qiáng)。尤其是偏遠(yuǎn)艱苦以及高山海島地區(qū)，由于受到地理位置的制約，傳統(tǒng)遠(yuǎn)距離、集中式、大容量的電能傳輸方式受到了很大的限制[1]。同時(shí)，由于環(huán)境污染和能源危機(jī)，開發(fā)利用清潔可再生能源，建立可持續(xù)的能源供電體系，已成為世界各國的發(fā)展趨勢。分布式電源以其環(huán)保清潔、節(jié)約輸電成本、可提高局部供電可靠性和能源利用率等優(yōu)勢，特別是近些年來，風(fēng)能、光伏、金屬燃料電池等新能源的迅速發(fā)展，因此受到了廣泛的關(guān)注[2]。但由于傳統(tǒng)大電網(wǎng)在建設(shè)過程中并未考慮分布式電源的接入，且分布式電源自身存在隨機(jī)性、間歇性等特點(diǎn)，這會(huì)對(duì)大電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生不利的影響。為了解決分布式電源在應(yīng)用過程中存在的問題，研究人員提出了微電網(wǎng)的概念。

微電網(wǎng)系統(tǒng)可以看作是一個(gè)小型的電力系統(tǒng)，它是一個(gè)集成分布式電源、儲(chǔ)能設(shè)備、電能變換裝置及負(fù)載的系統(tǒng)，通過電力電子器件實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)內(nèi)的能量控制與優(yōu)化。它既可以工作在離網(wǎng)狀態(tài)，為偏遠(yuǎn)艱苦及高山海島等局部地區(qū)供電；又可以并網(wǎng)運(yùn)行接入到大電網(wǎng)中，在滿足自身負(fù)荷的要求下，還可為配電網(wǎng)的負(fù)荷提供支撐[3]。相比單一的直流微電網(wǎng)、交流微電網(wǎng)，交直流混合微電網(wǎng)兼具兩者的優(yōu)點(diǎn)。交流微電網(wǎng)發(fā)展的較為成熟，但其存在電能變換器件多、控制復(fù)雜等特點(diǎn)；直流微電網(wǎng)具有能量轉(zhuǎn)換少、效率高、控制簡單等優(yōu)勢，但由于傳統(tǒng)交流配電網(wǎng)的限制，具有一定的局限性。交直流混合微電網(wǎng)結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，一方面可以實(shí)現(xiàn)對(duì)交流、直流發(fā)電單元和負(fù)載的高效接入，大大減少了電能變換環(huán)節(jié)，提高了電能輸出效率；另一方面各交流子網(wǎng)和直流子網(wǎng)，既可以獨(dú)立控制，也可以協(xié)調(diào)控制，還可以接入大電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)并/離網(wǎng)控制，提高了微電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性[4]。同時(shí)，由于交直流混合微電網(wǎng)存在源荷種類多樣、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)行模式多元、能量相互耦合以及協(xié)調(diào)控制變量多等特征，對(duì)交直流混合微電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行控制帶來了諸多挑戰(zhàn)，這也使得交直流混合微電網(wǎng)運(yùn)行控制技術(shù)成為微電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵[5]。

為了更好地滿足微電網(wǎng)系統(tǒng)的各類負(fù)荷用電需求，提供穩(wěn)定可靠的高質(zhì)量電能，需要對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行綜合全面的控制，這就需要選擇合適的綜合控制模式。交直流混合微電網(wǎng)的綜合控制模式主要分為：主從控制模式、對(duì)等控制模式和分層控制模式[6]。由于交直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備類型眾多，分布式發(fā)電單元由于地理因素的限制分散在各地，分層控制模式可以很好地解決這些問題。同時(shí)分層控制模式的控制結(jié)構(gòu)清晰，可降低微電網(wǎng)系統(tǒng)的控制難度，提升系統(tǒng)內(nèi)源荷儲(chǔ)的協(xié)調(diào)控制能力，確保交直流混合微電網(wǎng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行[7]。

近年來，中外研究學(xué)者基于分層控制模式對(duì)微電網(wǎng)的運(yùn)行控制技術(shù)開展了廣泛的研究。文獻(xiàn)[8]提出了一種兼容的微電網(wǎng)分層控制結(jié)構(gòu)，利用虛擬振蕩器控制明顯提高了初級(jí)控制的響應(yīng)，并實(shí)現(xiàn)了微電網(wǎng)并/離網(wǎng)無縫切換的平滑控制。文獻(xiàn)[9]針對(duì)孤島式微電網(wǎng)電能質(zhì)量和電力供應(yīng)不平衡的問題，提出了基于分散式模型預(yù)測的分層控制策略，該控制結(jié)構(gòu)由內(nèi)部控制回路、一級(jí)控制和二級(jí)控制組成，并與傳統(tǒng)的控制策略對(duì)比，驗(yàn)證了該控制策略的可行性。文獻(xiàn)[10]針對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)非線性負(fù)載和電力電子設(shè)備引起的微電網(wǎng)諧波問題，提出了利用分層控制的方法緩解諧波的影響，并取得了較好的效果。文獻(xiàn)[11]提出了一種交直流混合微電網(wǎng)三層控制結(jié)構(gòu)的分模式協(xié)調(diào)控制策略，實(shí)現(xiàn)了交直流混合微電網(wǎng)的多工況運(yùn)行控制和微電網(wǎng)子網(wǎng)之間的儲(chǔ)能荷電量均衡，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。文獻(xiàn)[12]提出了利用基于云計(jì)算的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和基于機(jī)器學(xué)習(xí)的微電網(wǎng)三層控制策略，在第一層應(yīng)用基于虛擬阻抗的恒壓恒頻控制策略；在第二層應(yīng)用基于分散平均的方法消除微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)電壓和頻率的偏差；在第三層應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立基于云的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，該策略在實(shí)際的交直流混合微電網(wǎng)測試中有效地提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

綜上所述，中外學(xué)者基于分層控制的理念對(duì)交直流混合微電網(wǎng)運(yùn)行控制技術(shù)開展了相關(guān)研究，并取得了階段性成果。交直流混合微電網(wǎng)運(yùn)行控制技術(shù)作為交直流混合微電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類型分布式能源的高效接入、多種負(fù)荷的穩(wěn)定供電以及運(yùn)行模式切換下的動(dòng)態(tài)功率平衡等發(fā)揮著重要的作用。以上研究，還缺乏基于交直流混合微電網(wǎng)分層控制理念的運(yùn)行控制技術(shù)科學(xué)、系統(tǒng)、詳盡的研究。為此，首先從交流、直流以及交直流混合微電網(wǎng)的典型結(jié)構(gòu)與主要特征進(jìn)行闡述，然后基于交直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)分層控制理念，從設(shè)備控制層、協(xié)調(diào)控制層以及能量管理層三方面的研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，最后分析了交直流混合微電網(wǎng)運(yùn)行控制技術(shù)的重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容，提出了微電網(wǎng)未來的發(fā)展趨勢與展望。

1 微電網(wǎng)的典型結(jié)構(gòu)及主要特征

1.1 交流微電網(wǎng)

交流微電網(wǎng)的典型結(jié)構(gòu)，如圖1[13]所示。在交流微電網(wǎng)中，各種分布式電源和儲(chǔ)能設(shè)備通過電力電子裝置連接到公共的交流母線上，同時(shí)，儲(chǔ)能設(shè)備通過雙向電能變換器為配電網(wǎng)提供雙向功率流。通常在交流母線和大電網(wǎng)之間設(shè)有公共聯(lián)結(jié)點(diǎn)(PCC端口)，對(duì)其打開或關(guān)閉可以實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)離網(wǎng)與并網(wǎng)模式的切換[14]。

交流微電網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)：①不需要昂貴的換流站，通過電力電子裝置就能實(shí)現(xiàn)電能變換，在換流時(shí)不會(huì)產(chǎn)生諧波電壓電流的影響；②結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，各單元通過電力電子裝置可以容易地接入配電網(wǎng)，若某個(gè)電力電子裝置損壞或者失效，其他電源的供電也不受影響；③交流微電網(wǎng)的發(fā)展起步早，技術(shù)成熟，應(yīng)用范圍也最為廣泛[15]。交流微電網(wǎng)的缺點(diǎn)是過流能力弱，當(dāng)微電網(wǎng)受到大擾動(dòng)影響時(shí)，短時(shí)的沖擊電流大于電力電子裝置的安全閾值，就會(huì)對(duì)交流微電網(wǎng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生較大的影響，并且具有集膚效應(yīng)和無功損耗的影響[16]。在交流微電網(wǎng)研究方面，電源與負(fù)載的容量配置、微電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、能量管理系統(tǒng)與保護(hù)、自愈控制、電力電子的智能互聯(lián)技術(shù)與黑啟動(dòng)等關(guān)鍵性技術(shù)受到了廣泛的關(guān)注[17]。

DC(direct current)表示直流；AC(alternating current，)表示交流圖1 交流微電網(wǎng)的典型結(jié)構(gòu)[13]Fig.1 Typical structure of AC microgrid[13]

圖2 直流微電網(wǎng)的典型結(jié)構(gòu)[18]Fig.2 Typical structure of DC microgrid[18]

1.2 直流微電網(wǎng)

直流微電網(wǎng)是只含有直流母線的微電網(wǎng)，其典型結(jié)構(gòu)如圖2[18]所示?？梢钥闯觯夥?、蓄電池、燃料電池等直流分布式電源通過DC/DC變換器連接到直流母線上，柴電、風(fēng)機(jī)、飛輪儲(chǔ)能等交流分布式電源通過AC/DC變換器連接到直流母線上，直流母線可直接為直流負(fù)載供電，交流負(fù)載可通過DC/AC變換器實(shí)現(xiàn)供電。直流母線通過雙向DC/AC變換器實(shí)現(xiàn)電能變換，利用公共聯(lián)結(jié)點(diǎn)(PCC端口)開閉可實(shí)現(xiàn)直流微電網(wǎng)的并/網(wǎng)模式切換。

直流微電網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)有：①直流微電網(wǎng)只需要控制母線電壓的穩(wěn)定就能實(shí)現(xiàn)內(nèi)部功率的平衡，控制方法簡單易于實(shí)現(xiàn)；②直流微電網(wǎng)中的分布式電源和負(fù)載均通過DC/DC變換器連接至直流母線，減少了大量整流逆變的過程，有效降低了損耗和成本；③直流微電網(wǎng)中幾乎不存在電感損耗、集膚效應(yīng)等，能夠?yàn)樨?fù)載提供高質(zhì)量、更可靠的電能[19]。盡管直流微電網(wǎng)相比交流微電網(wǎng)有許多優(yōu)點(diǎn)，但由于分布式電源輸出電能具有時(shí)序性、間歇性等特點(diǎn)，會(huì)影響微電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，必須通過分布式電源與儲(chǔ)能設(shè)備的協(xié)調(diào)控制，才能保持直流微電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行[20]。目前中外學(xué)者對(duì)直流微電網(wǎng)已經(jīng)開展了大量的相關(guān)研究，大多聚焦在包含電力電子變換器等關(guān)鍵設(shè)備的控制、多源協(xié)調(diào)控制技術(shù)、能量管理和保護(hù)系統(tǒng)及并/網(wǎng)無縫切換等關(guān)鍵性技術(shù)[21]。

1.3 交直流混合微電網(wǎng)

隨著新能源的發(fā)展，不同類型的負(fù)荷迅速增加，交直流混合微電網(wǎng)受到了廣泛的關(guān)注。交直流混合微電網(wǎng)同時(shí)包含直流母線和交流母線，各分布式電源及負(fù)荷通過電能變換器實(shí)現(xiàn)與交流、直流母線的能量流動(dòng)，交流母線通過公共聯(lián)結(jié)點(diǎn)(PCC端口)開閉實(shí)現(xiàn)交直流混合微電網(wǎng)并/離網(wǎng)模式切換[22]。典型的交直流混合微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，如圖3[23]所示。

圖3 交直流混合微電網(wǎng)的典型結(jié)構(gòu)[23]Fig.3 Typical structure of AC-DC hybrid microgrid[23]

交直流微電網(wǎng)結(jié)合了交流微電網(wǎng)和直流微電網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)：①交直流微電網(wǎng)既有直流母線又有交流母線，可同時(shí)為交直流負(fù)荷供電，減少了電能變換器的數(shù)量，降低了電能變換的損耗；②交直流混合微電網(wǎng)既可以獨(dú)立控制交流微電網(wǎng)或直流微電網(wǎng)，也可以協(xié)調(diào)控制，還可以通過聯(lián)結(jié)點(diǎn)連接大電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)并/離網(wǎng)控制，提高了微電網(wǎng)的可靠性?；谝陨系膬?yōu)點(diǎn)，交直流混合微電網(wǎng)的建設(shè)和改造成本大大降低，有利于交直流混合微電網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，這也使得交直流混合微電網(wǎng)成為未來微電網(wǎng)發(fā)展的重要趨勢[24]。目前，中外學(xué)者在交直流混合微電網(wǎng)的微電源接入與穩(wěn)定運(yùn)行、能量管理優(yōu)化運(yùn)行、微電網(wǎng)群建設(shè)、故障檢測與保護(hù)等方面開展了大量的研究，并取得了豐碩的成果[25]。

2 交直流混合微電網(wǎng)運(yùn)行控制技術(shù)的 研究現(xiàn)狀

交直流混合微電網(wǎng)的運(yùn)行控制是指微電網(wǎng)在不同的運(yùn)行模式下，采取高效可靠的運(yùn)行控制策略，協(xié)調(diào)控制微電網(wǎng)中的分布式電源和負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。基于分層控制的理念，交直流混合微電網(wǎng)三層控制架構(gòu)分為本地控制層、協(xié)調(diào)控制層、集中控制層[26]，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 交直流混合微電網(wǎng)分層控制結(jié)構(gòu)Fig.4 AC-DC hybrid microgrid hierarchical control structure

2.1 本地控制層

第一層本地控制層，屬于設(shè)備級(jí)控制。微電網(wǎng)系統(tǒng)中的分布式電源、儲(chǔ)能設(shè)備和電力電子變換器等根據(jù)各自的功能要求，采取不同的控制策略進(jìn)行本地自主控制運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)電壓頻率穩(wěn)定和功率平衡。

2.1.1 分布式電源的建模仿真研究現(xiàn)狀

交直流混合微電網(wǎng)中分布式電源類型和儲(chǔ)能設(shè)備多樣、工作原理不同、控制方法復(fù)雜，因而研究分布式電源的數(shù)學(xué)模型以及優(yōu)化配置對(duì)于微電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的意義。微電網(wǎng)中分布式電源可分為旋轉(zhuǎn)型微電源和逆變型微電源。旋轉(zhuǎn)型微電源分為風(fēng)力發(fā)電、水利發(fā)電、柴油機(jī)發(fā)電等，它們的輸出特性與同步發(fā)電機(jī)的特性類似。逆變型微電源分為光伏發(fā)電、金屬燃料電池發(fā)電、蓄電池等，這類電源輸出直流電經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換為交流電為交流負(fù)荷供電。但這類電源輸出的電能具有間歇性、不易控制等特點(diǎn)，同時(shí)由于電源之間的切換和相互影響，使得微電網(wǎng)的控制更加復(fù)雜。因此，如何精確地建立分布式電源和儲(chǔ)能設(shè)備的數(shù)學(xué)模型以及優(yōu)化配置，對(duì)研究交直流混合微電網(wǎng)的暫態(tài)與動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性具有十分重要的意義[27]。

基于分布式電源的工作原理，采用合適的方法建立準(zhǔn)確的模型，是對(duì)其穩(wěn)定控制的基礎(chǔ)。文獻(xiàn)[28-33]采用恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法，分別建立了光伏發(fā)電、分布式風(fēng)力發(fā)電、微型燃?xì)廨啓C(jī)、蓄電池、柴油發(fā)電機(jī)、燃料電池等數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)一步分析了電源特性。隨著分布式電源大量接入到微電網(wǎng)中，使得交直流混合微電網(wǎng)的建模與分析愈發(fā)復(fù)雜。近些年，隨著人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，由于其可以很好地處理非線性復(fù)雜系統(tǒng)，受到了研究學(xué)者的廣泛關(guān)注。文獻(xiàn)[34]提出了一種基于優(yōu)化回聲狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)的微電網(wǎng)等效建模方法，將微電網(wǎng)并網(wǎng)端的電流和功率分別作為網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出，針對(duì)回聲狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)初始參數(shù)自適應(yīng)差的問題，利用煙花算法對(duì)其進(jìn)行自適應(yīng)優(yōu)化，通過建模仿真驗(yàn)證了該模型的準(zhǔn)確性。文獻(xiàn)[35]將長短期記憶網(wǎng)絡(luò)(long sort-term memory，LSTM)應(yīng)用到微電網(wǎng)系統(tǒng)的等效模型，通過采集微電網(wǎng)系統(tǒng)擾動(dòng)期間公共耦合點(diǎn)的擾動(dòng)數(shù)據(jù)來訓(xùn)練LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到了一種可靠的非線性等效模型。文獻(xiàn)[36]提出了一種基于優(yōu)化廣義學(xué)習(xí)系統(tǒng)的微電網(wǎng)并網(wǎng)等效建模方法，以并網(wǎng)接入點(diǎn)的電氣參數(shù)作為廣義學(xué)習(xí)系統(tǒng)的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，并通過鯊魚嗅覺優(yōu)化算法對(duì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證較好地提高了微電網(wǎng)模型的精度和泛化性能。

綜上所述，隨著微電網(wǎng)中分布式電源的大量接入和微電網(wǎng)群技術(shù)的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的元器件建模法和等效電路法，在實(shí)際復(fù)雜的大型電力系統(tǒng)中存在較大的局限性，且很難較好地進(jìn)行電力系統(tǒng)的建模分析。而以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為代表的智能建模方法將整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)看作為外部系統(tǒng)，只需要通過微電網(wǎng)并網(wǎng)接入端的電壓、電流和功率等參數(shù)建立其等效模型，避免其內(nèi)部復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和元器件之間的相互影響關(guān)系，有效簡化了微電網(wǎng)系統(tǒng)中分布式電源的建模規(guī)模，可極大地提高系統(tǒng)的仿真分析速度。智能建模方法為實(shí)際復(fù)雜微電網(wǎng)系統(tǒng)的建模仿真提供了很好地解決方案，在未來復(fù)雜微電網(wǎng)的建模分析中具有重要的研究意義。

2.1.2 分布式電源接口逆變器的控制策略研究現(xiàn)狀

微電網(wǎng)中的分布式電源多為逆變型微電源，接口逆變器的控制就成為微電網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵。為了實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)系統(tǒng)簡單高效的控制，一種常用的方法是逆變器模擬傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)的控制方式，并按照下垂特性曲線運(yùn)行。常見的分布式電源接口逆變器的控制策略分為恒功率控制(PQ控制)、恒壓恒頻控制(V/f控制)和下垂控制(Droop控制)[37]。

(1)恒功率控制。恒功率控制也稱為PQ控制，是指逆變器按照參考功率值輸出有功功率和無功功率，常用于微電網(wǎng)的并網(wǎng)運(yùn)行。文獻(xiàn)[38]提出了一種將多諧振控制、LCL恒功率控制與比例-積分(proportional-integral，PI)控制相結(jié)合的控制策略，能較好地解決LCL濾波型微電網(wǎng)在逆變器并網(wǎng)過程中出現(xiàn)系統(tǒng)諧振的問題。文獻(xiàn)[39]針對(duì)微電網(wǎng)中存在因三相電壓、電流不對(duì)稱而造成微電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生功率脈動(dòng)的問題，提出了一種基于正負(fù)序信號(hào)解耦的改進(jìn)型恒功率控制策略。首先把采集的并網(wǎng)點(diǎn)的實(shí)時(shí)信號(hào)分解成互相獨(dú)立且平衡的正序、負(fù)序分量，然后利用陷波器對(duì)正負(fù)序分量進(jìn)行解耦控制，限制其負(fù)序電流分量，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)功率脈動(dòng)的抑制。近些年來，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，智能算法也被引入到相應(yīng)的控制策略中。文獻(xiàn)[40]將智能模糊邏輯引入到微電網(wǎng)的分布式協(xié)同二次控制及穩(wěn)定性分析方法中，利用基于智能模糊邏輯的參數(shù)調(diào)諧器對(duì)分布式二次控制回路和參數(shù)的小信號(hào)狀態(tài)空間線性化模型優(yōu)化，維持了微電網(wǎng)內(nèi)頻率和電壓的穩(wěn)定。在微電網(wǎng)運(yùn)行過程中，由于光伏、風(fēng)力和燃料等分布式電源易受外界環(huán)境的影響，輸出的電壓和功率存在較大波動(dòng)，為了保證微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的安全性和穩(wěn)定性，通常采用恒功率控制方法。

(2)恒壓恒頻控制。恒壓恒頻控制也稱為V/f控制，常用于微電網(wǎng)的離網(wǎng)運(yùn)行。針對(duì)分布式電源之間的互相影響會(huì)在微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生電壓和頻率的波動(dòng)，影響輸出電能的質(zhì)量，因此需對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行恒壓恒頻控制。該控制策略的基本思想是不管分布式電源的輸出功率如何變化，其輸出的頻率和電壓保持不變[41]。文獻(xiàn)[42]針對(duì)離網(wǎng)狀態(tài)下傳統(tǒng)恒壓恒頻控制策略存在頻率、電壓偏移的問題，將自抗擾技術(shù)與恒壓恒頻控制策略相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)頻率和電壓的無差調(diào)節(jié)，保證了微電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。文獻(xiàn)[43]提出了一種基于遺傳算法的微電網(wǎng)恒壓恒頻控制參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整的方法，通過遺傳算法對(duì)負(fù)荷側(cè)的輸出電壓和指令電壓偏差閾值進(jìn)行優(yōu)化，找尋到全局最優(yōu)的恒壓恒頻控制參數(shù)，仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法較好的提高了微電網(wǎng)系統(tǒng)電壓和頻率的穩(wěn)定。文獻(xiàn)[44]針對(duì)恒壓恒頻控制模式對(duì)微電網(wǎng)故障穿越能力的影響，提出了一種基于虛擬阻抗的控制策略。首先利用虛擬阻抗分布式電源控制原理建立了分布式電源的等效模型，同時(shí)基于虛擬阻抗改進(jìn)了直接限流法。然后提出了一種虛擬阻抗阻感比的控制策略，實(shí)現(xiàn)了在不對(duì)稱故障時(shí)并網(wǎng)點(diǎn)電壓的平衡。最后綜合協(xié)調(diào)恒壓恒頻與恒功率的控制策略，保持了微電網(wǎng)在故障暫態(tài)階段的穩(wěn)定性。在偏遠(yuǎn)孤島地區(qū)，如西藏尼瑪縣城由于地理位置的限制，大電網(wǎng)難以全面覆蓋供電時(shí)，就需要分布式能源在孤島模式下進(jìn)行供電。針對(duì)外界環(huán)境條件的變化或用電高峰時(shí)，光伏系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)潰網(wǎng)的問題，將分布式能源與儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)合，通過優(yōu)化的恒壓恒頻控制策略，實(shí)現(xiàn)在分布式能源供電充足時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)快速儲(chǔ)能；當(dāng)在夜間、陰雨天或者用電高峰時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)高效放電，實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定不間斷的供電[45]。

(3)下垂控制。下垂控制也稱為Droop控制，微電網(wǎng)的離網(wǎng)或并網(wǎng)模式都可適用。下垂控制的思想是模擬傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)輸出特性，利用分布式電源輸出有功功率與頻率呈線性關(guān)系而無功功率與電壓幅值呈線性關(guān)系的原理進(jìn)行控制。由于該控制方法不需要建立分布式電源之間的通信聯(lián)系就能實(shí)施控制，即可以實(shí)現(xiàn)“即插即用”，在微電網(wǎng)的控制運(yùn)行中具有巨大的潛力價(jià)值[46]?；趥鹘y(tǒng)的下垂控制策略出現(xiàn)了很多改進(jìn)策略，文獻(xiàn)[47]針對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)在傳統(tǒng)的下垂控制策略下因分布式電源之間難以耦合的問題，導(dǎo)致微電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性及效率低的問題，提出了將耦合補(bǔ)償和虛擬阻抗結(jié)合的改進(jìn)型下垂控制策略，以提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，同時(shí)，采用改進(jìn)型粒子群算法對(duì)耦合補(bǔ)償?shù)膮?shù)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了微電網(wǎng)系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行。文獻(xiàn)[48]針對(duì)獨(dú)立型微電網(wǎng)中儲(chǔ)能單元組的荷電狀態(tài)均衡效率低以及母線電壓偏差等問題，提出了一種基于荷電狀態(tài)改進(jìn)型下垂控制策略。首先明確儲(chǔ)能單元的荷電狀態(tài)與充放電狀態(tài)，找尋最優(yōu)下垂曲線，減少其母線電壓的偏差。然后基于主儲(chǔ)能單元把功率進(jìn)行再分配，動(dòng)態(tài)調(diào)整其最優(yōu)下垂曲線，提升其均衡狀態(tài)的收斂速度，進(jìn)一步減少其母線電壓偏差。近年來，人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)也得到了廣泛的應(yīng)用。文獻(xiàn)[49]針對(duì)傳統(tǒng)下垂控制模式下微電網(wǎng)存在電壓靜態(tài)偏差以及運(yùn)行成本偏高的問題，提出了一種基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的完全分布式經(jīng)濟(jì)下垂控制策略?；谶m應(yīng)性矩估計(jì)(adaptive moment estimation，Adam)算法和偏差調(diào)整原理改進(jìn)了分布式一致性算法，使系統(tǒng)始終處于經(jīng)濟(jì)最優(yōu)運(yùn)行；基于改進(jìn)的強(qiáng)化學(xué)習(xí)原理實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)電壓的二次優(yōu)化控制，通過仿真實(shí)驗(yàn)證明了該策略的可靠性和優(yōu)越性。在浙江南都電源動(dòng)力公司微電網(wǎng)示范工程中，利用儲(chǔ)能系統(tǒng)的“削峰填谷”功能，將光伏發(fā)電、鉛酸蓄電池/鋰電池和超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)相結(jié)合，基于下垂控制策略，采用功能模塊化，實(shí)現(xiàn)了分布式電源的“即插即用”[50]。

將上述控制策略進(jìn)行對(duì)比分析，如表1所示。

表1 不同控制策略的分析比較Table 1 Analysis and comparison of different control strategies

2.2 協(xié)調(diào)控制層

第二層為協(xié)調(diào)控制層，屬于微電網(wǎng)系統(tǒng)級(jí)控制。該層的控制任務(wù)是協(xié)調(diào)控制分布式電源和負(fù)荷的關(guān)系，使其滿足源荷協(xié)調(diào)，同時(shí)補(bǔ)償?shù)谝粚游㈦娋W(wǎng)控制存在的頻率和電壓幅值偏差問題，維持系統(tǒng)的穩(wěn)定。主要包括系統(tǒng)運(yùn)行模式切換、母線電壓二次調(diào)節(jié)、互聯(lián)功率控制等[51]。

2.2.1 系統(tǒng)運(yùn)行模式切換

交直流微電網(wǎng)并/離網(wǎng)運(yùn)行模式的平滑切換，減少切換過程中對(duì)系統(tǒng)的沖擊影響，保持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。文獻(xiàn)[52]針對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)在離網(wǎng)、并網(wǎng)過程中存在頻率和電壓暫時(shí)失控的問題，提出了一種將恒壓恒頻控制和下垂控制相結(jié)合的綜合性控制策略，并在微電網(wǎng)并網(wǎng)過程中進(jìn)行預(yù)同步處理，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行模式的平滑切換。相較于傳統(tǒng)的運(yùn)行模式切換，該策略的切換效率和系統(tǒng)的穩(wěn)定性均有所提高。文獻(xiàn)[53]提出了一種基于弱通信的交直流混合微電網(wǎng)并/離網(wǎng)自適應(yīng)切換控制策略，通過電力電子變換器的相互配合，不需要微電網(wǎng)中央控制器的集中控制，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該控制策略具有較高的可靠性。在北京延慶智能微電網(wǎng)工程中，包含大量的分布式能源，采用多級(jí)微電網(wǎng)架構(gòu)，分級(jí)管理，將光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)等新能源綜合管理，并集中接入到大電網(wǎng)中，采用系統(tǒng)優(yōu)化控制方法，實(shí)現(xiàn)了并/離網(wǎng)的平滑控制[54]。

2.2.2 母線電壓二次調(diào)節(jié)

由于微電網(wǎng)中分布式電源的工作特性不同，在負(fù)載的相互作用下會(huì)產(chǎn)生頻率和電壓波動(dòng)等問題，需對(duì)其進(jìn)行二次調(diào)節(jié)[55]。文獻(xiàn)[56]針對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)頻率和電壓的偏差，提出了一種分布式二級(jí)共識(shí)容錯(cuò)控制策略，可以實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)內(nèi)分布式電源輸出有功功率和無功功率的平衡。文獻(xiàn)[57]針對(duì)微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)存在有功功率分配和頻率調(diào)節(jié)等問題，提出了分布式優(yōu)化的分層控制策略。通過對(duì)一致性算法的改進(jìn)，提升系統(tǒng)在有限時(shí)間內(nèi)的收斂速度，同時(shí)將該改進(jìn)算法應(yīng)用二次控制層，不斷更新分布式設(shè)備的頻率變化和設(shè)定的有功功率點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)偏差的調(diào)整。為了減少對(duì)微電網(wǎng)內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)的依賴，文獻(xiàn)[58]提出了一種隨機(jī)分布式二次控制策略，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)內(nèi)電壓和頻率偏差的補(bǔ)償，同時(shí)該策略在噪聲干擾或者弱通信狀態(tài)下，也可以實(shí)現(xiàn)其協(xié)調(diào)控制。在實(shí)際的電力系統(tǒng)應(yīng)用中，由于通信延遲、線路阻抗分配不均及通信協(xié)議等實(shí)際影響因素，使得分布式電源之間功率分配不均，影響微電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行效率和電能質(zhì)量，通過相應(yīng)控制策略的改進(jìn)，消除傳統(tǒng)控制策略中頻率和母線電壓的偏差，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，這也使得離網(wǎng)型微電網(wǎng)的母線電壓二次調(diào)節(jié)問題受到了廣泛的關(guān)注。

2.2.3 互聯(lián)功率控制

多個(gè)微電網(wǎng)的互聯(lián)是以單個(gè)微電網(wǎng)為基礎(chǔ)，但微電網(wǎng)的互聯(lián)在容量配置和系統(tǒng)內(nèi)部的阻抗關(guān)系等方面與單個(gè)微電網(wǎng)的規(guī)律和特性不同，考慮到微電網(wǎng)互聯(lián)的功率控制問題，文獻(xiàn)[59]提出了一種微電網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)間功率流的控制策略，基于一致性算法的二次電壓控制策略消除了母線電壓的電壓偏差，同時(shí)提出了改進(jìn)型一致性算法，將帶有偏差的一致性算法應(yīng)用于微電網(wǎng)間功率流的控制策略中，實(shí)現(xiàn)了微電網(wǎng)網(wǎng)間功率的自適應(yīng)控制。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，互聯(lián)變換器為直流微電網(wǎng)和交流微電網(wǎng)的能量流動(dòng)搭建了重要橋梁。文獻(xiàn)[60]針對(duì)交直流混合微電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)功率平衡問題，提出了一種基于互聯(lián)變換器交直流混合微電網(wǎng)柔性功率控制策略，該策略可在不需要通信的情況下實(shí)現(xiàn)功率的分配控制。通過對(duì)直流子微電網(wǎng)和交流子微電網(wǎng)下垂控制模式的分析，結(jié)合互聯(lián)變換器的特性，得到了直流微電網(wǎng)電壓和交流微電網(wǎng)頻率的線性耦合關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)變換器對(duì)功率的柔性控制。但是該策略未考慮子網(wǎng)容量對(duì)互聯(lián)功率的影響，其控制精度有待提高。文獻(xiàn)[61]考慮到此類問題，引入容量權(quán)重因子，提出了一種基于互聯(lián)變換器功率分配優(yōu)化的交直流混合微電網(wǎng)控制策略，同時(shí)在控制內(nèi)環(huán)中增加了電壓前饋補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)交直流微電網(wǎng)功率的平衡。以北京八達(dá)嶺經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)內(nèi)的新能源谷微電網(wǎng)群為例，它包含29個(gè)微電網(wǎng)，是全國最大的智能微電網(wǎng)群工程。為了高效保障園區(qū)內(nèi)各類用電需求，并可向大電網(wǎng)供電，該工程采用主動(dòng)配電網(wǎng)技術(shù)，確定各微電網(wǎng)的能量分配，而后通過互聯(lián)功率控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各微電網(wǎng)間的能量流動(dòng)。

2.3 集中控制層

第三層為集中控制層，也屬于微電網(wǎng)系統(tǒng)級(jí)控制。該層的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)能量管理的最優(yōu)運(yùn)行，在微電網(wǎng)調(diào)度中心的控制下，實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)行模式下微電網(wǎng)內(nèi)供用電的功率平衡和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等功能。根據(jù)運(yùn)行模式的不同，微電網(wǎng)的能量管理策略可分為離網(wǎng)型能量管理策略和并網(wǎng)型能量管理策略，其相應(yīng)的控制策略及研究內(nèi)容也不同[62]。

2.3.1 離網(wǎng)型能量管理策略

當(dāng)微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，由分布式電源與儲(chǔ)能設(shè)備為微電網(wǎng)提供全部的能量，通過調(diào)節(jié)微電源輸出功率的參考值、分配比例系數(shù)以及下垂曲線的設(shè)定點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，并為重要的負(fù)荷提供長時(shí)間的供電[63]。文獻(xiàn)[64]研究了水光蓄柴組成的離網(wǎng)型多能源混合系統(tǒng)的能量管理優(yōu)化運(yùn)行，以混合系統(tǒng)綜合經(jīng)濟(jì)最優(yōu)為目標(biāo)函數(shù)，結(jié)合柴電水電的成本、環(huán)保以及功率輸出等機(jī)會(huì)約束，搭建了多能源混合系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)模型，通過分布式魯棒優(yōu)化將其多約束目標(biāo)轉(zhuǎn)化成二階錐規(guī)劃問題，進(jìn)而通過案例分析驗(yàn)證了該策略的有效性。文獻(xiàn)[65]研究了在微電網(wǎng)處于離網(wǎng)狀態(tài)時(shí)，將模型預(yù)測電壓控制策略引入到下垂控制模式下多個(gè)光伏/電池混合源并聯(lián)逆變器和轉(zhuǎn)換器中，實(shí)現(xiàn)了微電網(wǎng)輸出電壓和負(fù)荷平衡的穩(wěn)定控制。文獻(xiàn)[66]針對(duì)光儲(chǔ)燃料電池組成的離網(wǎng)型可再生能源混合系統(tǒng)夜間電力供應(yīng)和電力波動(dòng)等問題，提出了一種智能能源管理系統(tǒng)，通過對(duì)能源特性和約束條件的分析，可實(shí)現(xiàn)其智能控制。以西沙永興島的離網(wǎng)型微電網(wǎng)工程為例，該項(xiàng)目充分考慮永興島日照充足、風(fēng)力和潮汐能強(qiáng)等特點(diǎn)，選擇以光伏發(fā)電、風(fēng)力和潮汐發(fā)電等環(huán)保經(jīng)濟(jì)型能源為主要發(fā)電設(shè)備，考慮永興島的狹小面積，選擇電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)建設(shè)海島型微電網(wǎng)，為了保證供電的安全穩(wěn)定性，將分布式電源集成到智能監(jiān)控系統(tǒng)和能量管理系統(tǒng)中，采用用戶分級(jí)策略最大限度地提高資源利用率，維持了微電網(wǎng)系統(tǒng)的平衡穩(wěn)定[67]。

2.3.2 并網(wǎng)型能量管理策略

當(dāng)微電網(wǎng)與大電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，由大電網(wǎng)維持微電網(wǎng)內(nèi)頻率和電壓的穩(wěn)定。但由于交直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)存在交直流兩側(cè)動(dòng)態(tài)的運(yùn)行關(guān)系以及分布式電源和負(fù)荷的不確定關(guān)系，增加了并網(wǎng)系統(tǒng)能量管理優(yōu)化運(yùn)行的難度[68]。文獻(xiàn)[69]綜合考慮了交直流混合微電網(wǎng)中電能變換器的變換成本和優(yōu)化調(diào)度控制等因素，優(yōu)化了交直流混合微電網(wǎng)內(nèi)可控單元的調(diào)度模型，利用改進(jìn)的螢火蟲算法求解該模型，實(shí)現(xiàn)了并網(wǎng)模式下微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。文獻(xiàn)[70]以微電網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)最優(yōu)運(yùn)行為目標(biāo)，將滿意度原理的模糊綜合評(píng)價(jià)引入到微電網(wǎng)的多目標(biāo)優(yōu)化問題，同時(shí)利用全面學(xué)習(xí)粒子群算法對(duì)其優(yōu)化求解，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該策略的有效性。環(huán)境條件的變化也會(huì)對(duì)并網(wǎng)型微電網(wǎng)系統(tǒng)的容量配置產(chǎn)生影響，文獻(xiàn)[71]考慮了季風(fēng)天氣對(duì)風(fēng)光柴儲(chǔ)并網(wǎng)型微電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)度策略的影響，首先分析了目標(biāo)函數(shù)和運(yùn)行約束條件，建立了并網(wǎng)型微電網(wǎng)系統(tǒng)的容量配置模型，然后基于標(biāo)準(zhǔn)的鯨魚算法，引入差分排序和差分變異的優(yōu)化策略，并加入萊維飛行策略改進(jìn)了標(biāo)準(zhǔn)鯨魚算法，以此優(yōu)化求解模型，最后通過案例分析證明了該策略的可行性。2012年，中國電力科學(xué)研究院在內(nèi)蒙古自治區(qū)東部陳巴爾虎旗建設(shè)了并網(wǎng)型微電網(wǎng)工程，是農(nóng)村智能配電網(wǎng)建設(shè)的示范性工程。根據(jù)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件和用電要求，結(jié)合光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了靈活的電力網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用短期功率平衡和長期能量管理的能量管理策略，通過時(shí)間序列、運(yùn)行模式等多維度組合方法，實(shí)現(xiàn)了并網(wǎng)型能量管理的最優(yōu)控制，極大改善了偏遠(yuǎn)地區(qū)的供電保障和用電服務(wù)[72]。

綜上，前人主要從微電網(wǎng)的穩(wěn)定性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性等方面開展了相關(guān)研究，由于分布式電源種類多樣，工作特性各不相同，受環(huán)境條件的影響，輸出電能存在波動(dòng)性、間歇性等問題，這就要求微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，既要考慮微源之間的相互影響，也要協(xié)調(diào)控制電源和負(fù)荷之間的關(guān)系。實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)系統(tǒng)的綜合經(jīng)濟(jì)最優(yōu)和電能質(zhì)量的可靠性等多目標(biāo)的控制優(yōu)化，提高控制與規(guī)劃的耦合性，將是未來微電網(wǎng)發(fā)展的重要研究內(nèi)容。

3 結(jié)論

(1)由于微電網(wǎng)運(yùn)行控制技術(shù)較為復(fù)雜、研究內(nèi)容較多，結(jié)合中外學(xué)者對(duì)微電網(wǎng)分層控制模式的研究現(xiàn)狀，其中三層控制模式的研究較為成熟，因此，基于三層控制理念的交直流混合微電網(wǎng)運(yùn)行控制技術(shù)研究可對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)的研究提供新的參考與借鑒。

(2)分析總結(jié)了直流微電網(wǎng)、交流微電網(wǎng)和交直流混合微電網(wǎng)的優(yōu)缺點(diǎn)和研究現(xiàn)狀，隨著新能源技術(shù)的不斷發(fā)展、用電需求的與日俱增，交直流混合微電網(wǎng)在理論研究中兼顧兩者的優(yōu)勢，在實(shí)際工程中得到了廣泛應(yīng)用。

(3)通過本地控制層中分布式電源建模和接口逆變器控制策略的相關(guān)研究，針對(duì)不同的問題提出了相應(yīng)的方法與策略，并對(duì)傳統(tǒng)的方法進(jìn)行了改進(jìn)提升，但由于各分布式電源和電氣設(shè)備工作特性的不同，還需對(duì)“源儲(chǔ)網(wǎng)荷”的協(xié)調(diào)控制、復(fù)雜微電網(wǎng)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行重點(diǎn)研究。

(4)基于微電網(wǎng)系統(tǒng)“即插即用”和“無縫切換”的功能要求，如何采用適當(dāng)?shù)目刂撇呗蕴嵘㈦娋W(wǎng)系統(tǒng)對(duì)分布式設(shè)備的消納和系統(tǒng)的擴(kuò)展能力；如何通過綜合協(xié)調(diào)能源管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)微電網(wǎng)間能量的合理流動(dòng)，將成為微電網(wǎng)系統(tǒng)控制策略研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

(5)綜合考慮分布式能源的選址、用電負(fù)荷的增長、電力電子設(shè)備的更換維修、微電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行管理以及綜合經(jīng)濟(jì)最優(yōu)與環(huán)境保護(hù)等多目標(biāo)、多約束的全面系統(tǒng)科學(xué)的研究方法還有待進(jìn)一步研究。

4 展望

隨著可再生分布式能源、儲(chǔ)能技術(shù)以及電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，微電網(wǎng)更多地將從實(shí)驗(yàn)平臺(tái)走向具體的實(shí)際應(yīng)用，隨著用戶負(fù)荷的迅速增加，微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)將越來越復(fù)雜，而交直流混合微電網(wǎng)也將會(huì)成為常見的微電網(wǎng)形式。以微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)保的綜合最優(yōu)為目標(biāo)，運(yùn)用高效可行的控制策略協(xié)調(diào)控制能量在各分布式電源、儲(chǔ)能設(shè)備、電力電子裝置以及負(fù)荷的合理流動(dòng)，提升微電網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)高滲透率隨機(jī)性間歇性能源的消納能力、減少線路的能量損耗，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。結(jié)合前文內(nèi)容，對(duì)交直流混合微電網(wǎng)的未來發(fā)展作如下展望。

(1)在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面。隨著在電力系統(tǒng)工程應(yīng)用中，分布式電源的大量接入和微電網(wǎng)群的廣泛應(yīng)用，使得微電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，如何實(shí)現(xiàn)復(fù)雜微電網(wǎng)群的建?？刂?，設(shè)計(jì)高效可行的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也將是未來微電網(wǎng)技術(shù)研究的難點(diǎn)。

(2)在控制策略方面。交直流混合微電網(wǎng)中大量使用電力電子變換器，而這些變換器的控制要求與特性各不相同，使得系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制更加復(fù)雜。隨著模型預(yù)測、模糊邏輯、人工智能技術(shù)的發(fā)展，如何加強(qiáng)微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)不確定性研究和變化參數(shù)的自適應(yīng)控制，提升微電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和魯棒性也是未來微電網(wǎng)系統(tǒng)研究的熱點(diǎn)。

(3)在能量管理方面。隨著能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，如何通過能量管理技術(shù)將多種能源互聯(lián)互通，融合形成復(fù)雜的能源互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分布式能源之間的合理流動(dòng)與轉(zhuǎn)換，并在時(shí)間空間維度上進(jìn)行協(xié)調(diào)優(yōu)化，這也可能是今后研究的難點(diǎn)。

(4)在故障保護(hù)方面。隨著電力系統(tǒng)和信息技術(shù)的融合，智能電網(wǎng)技術(shù)得到了快速地發(fā)展，如何利用智能電網(wǎng)的“自愈性”實(shí)現(xiàn)對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測、故障快速定位及消除也將成為今后研究的熱點(diǎn)。

(5)在規(guī)劃設(shè)計(jì)方面。隨著用戶用電需求的增長，大量可再生能源以微電網(wǎng)的形式接入電網(wǎng)。微電網(wǎng)在滿足用戶用電的需求外，將供冷供熱等多種能源構(gòu)成能源互聯(lián)網(wǎng)，如何進(jìn)行不同能源流之間的耦合特性分析，建立多種能源的規(guī)劃設(shè)計(jì)也將會(huì)成為值得關(guān)注的難點(diǎn)問題。

近年來，在國家新能源政策、電力市場的需求以及電力技術(shù)發(fā)展的綜合作用下，加之能源互聯(lián)網(wǎng)、智慧能源等概念的提出，在互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的推動(dòng)下，交直流混合微電網(wǎng)將會(huì)有更廣闊的發(fā)展空間。