含分布式電源和儲(chǔ)能裝置的微電網(wǎng)控制技術(shù)分析

[摘要]隨著社會(huì)的進(jìn)步，社會(huì)經(jīng)濟(jì)和工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，電力需求量越來(lái)越大，使得傳統(tǒng)的電力行業(yè)也得到相應(yīng)的發(fā)展。電力行業(yè)的發(fā)展不僅僅局限于大型發(fā)電系統(tǒng)的改善。對(duì)于小型發(fā)電系統(tǒng)而言，主要變換體現(xiàn)為，小型發(fā)電系統(tǒng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榇笕萘俊⒊邏航恢绷鬏旊娋€、遠(yuǎn)距離、跨省跨國(guó)的復(fù)雜性的互聯(lián)電路系統(tǒng)。為了改善環(huán)境問(wèn)題和節(jié)能問(wèn)題，同時(shí)避免大電網(wǎng)的弊端，微電網(wǎng)的研發(fā)和普及是電網(wǎng)系統(tǒng)研究的首要任務(wù)。

[關(guān)鍵詞]分布式電源；儲(chǔ)能裝置；微電網(wǎng)控制技術(shù)

引言

微電網(wǎng)是一種由多種類(lèi)分布式電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能、保護(hù)裝置和控制檢測(cè)裝置所組成的系統(tǒng)，其運(yùn)行方式非常靈活，能夠支持孤島模式、并網(wǎng)模式的運(yùn)行，并且還能夠通過(guò)靜態(tài)開(kāi)關(guān)在兩種模式之間隨意切換，能夠給用戶提供熱和電。微電網(wǎng)具備經(jīng)濟(jì)、交互、靈活、獨(dú)立的特點(diǎn)，是一種全新的供電方式。本文主要對(duì)含分布式電源和儲(chǔ)能裝置的微電網(wǎng)控制技術(shù)進(jìn)行分析，幫助電網(wǎng)得到更好的發(fā)展。

1.微電網(wǎng)中的分布式電源

微電網(wǎng)當(dāng)中的分布式電源主要為：光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、燃料電池發(fā)電系統(tǒng)、微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)[1-2]。

光伏發(fā)電系統(tǒng)：這種系統(tǒng)主要是通過(guò)半導(dǎo)體界面的光生伏打效應(yīng)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，這類(lèi)發(fā)電系統(tǒng)當(dāng)中，光伏電池是光伏發(fā)電的關(guān)鍵部件；風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)：風(fēng)力發(fā)電是利用可再生能源的另一種發(fā)電形式。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要是由控制系統(tǒng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)、變流裝置、發(fā)電機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和葉輪所組成，葉輪能夠?qū)⒖諝獾牧鲃?dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械動(dòng)能，發(fā)電機(jī)主要是將電能通過(guò)變流裝置轉(zhuǎn)換為電網(wǎng)所需要的工頻交流電，調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要包括制動(dòng)和保護(hù)系統(tǒng)、液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、變槳距系統(tǒng)和偏航系統(tǒng)；燃料電池發(fā)電系統(tǒng)：燃料電池是一種能夠在常溫下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，將燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)換為直流電過(guò)程的裝置，主要是將燃料持續(xù)不斷的供給到陽(yáng)極室，氧氣則持續(xù)的供給給陰極室，經(jīng)過(guò)電池表面的催化物作用發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，電子通過(guò)外電路形成轉(zhuǎn)移，進(jìn)而形成工頻所需要的電流；微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)：微型燃?xì)廨啓C(jī)是近幾年才普及的小型熱力發(fā)電機(jī)，其最大功率為300KW，主要是以柴油、汽油、天然氣作為燃料，整個(gè)系統(tǒng)主要是由功率轉(zhuǎn)換及控制、發(fā)電機(jī)、熱交換器、回?zé)崞鳌⑷紵摇⒖諝鈮嚎s機(jī)和透平所組成。微型燃?xì)廨啓C(jī)主要的發(fā)電形式是采用回?zé)嵫h(huán)，利用透平排除氣通向回?zé)崞髦杏脕?lái)預(yù)熱高壓空氣，預(yù)熱后的空氣在進(jìn)入到燃燒室和燃料共同進(jìn)行燃燒，最終將燃燒的熱點(diǎn)轉(zhuǎn)換為電能。

2.微電網(wǎng)的控制

2.1微電網(wǎng)能源的控制

傳統(tǒng)的電網(wǎng)當(dāng)中，電源通過(guò)其他旋轉(zhuǎn)設(shè)備或同步電機(jī)與大電網(wǎng)直接相連，電機(jī)需要調(diào)節(jié)和控制頻率控制和電網(wǎng)電壓[3]。但是在微電網(wǎng)當(dāng)中，因?yàn)榉植际诫娫吹男问胶蛡鹘y(tǒng)的電網(wǎng)不同，微電網(wǎng)電源需要通過(guò)AC/DC/AC或DC/AC的電力電子借口與電網(wǎng)相連。無(wú)論是任務(wù)形式產(chǎn)生直流電的微電網(wǎng)電源，都是通過(guò)將電網(wǎng)和變流器相連接。

當(dāng)前主要的控制器可以分為以下幾種：1、PQ控制：這類(lèi)控制器主要是保障微電網(wǎng)電源穩(wěn)定按照參考指令值輸出無(wú)功和有功，進(jìn)而有效的控制電流的電壓源逆變器；2、V/F控制：這類(lèi)控制器的主要用于孤島模式或獨(dú)立運(yùn)行的頻率和電壓的調(diào)節(jié)中。在大電網(wǎng)出現(xiàn)故障或維修的過(guò)程中，因?yàn)殡娋W(wǎng)的頻率很難保持穩(wěn)定，微電網(wǎng)電源的控制信息將不能給予本地鎖相環(huán)PLL采用到的頻率和信號(hào)進(jìn)行控制，而是通過(guò)一個(gè)虛擬鎖相環(huán)和預(yù)先設(shè)置的電壓參考值進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制；3、下垂控制：下垂控制主要用于非間歇性微源，在微電網(wǎng)在孤島運(yùn)行的過(guò)程中常常充當(dāng)電壓源的角色。和V/F的控制方式較為相似，下垂控制也能夠穩(wěn)定微電網(wǎng)的電壓頻率。

2.2微電網(wǎng)能源的控制方法

微電網(wǎng)的運(yùn)行模式無(wú)論是孤島模式還是并網(wǎng)模式，都需要對(duì)其中每一個(gè)分布式電源進(jìn)行必要的控制，以此來(lái)使頻率和電壓控制在一定的范圍之內(nèi)。特別是孤島運(yùn)行，分布式電源不能從電網(wǎng)當(dāng)中獲取頻率和電壓值作為參考，其控制難度更高。當(dāng)前的微電網(wǎng)控制主要分為兩種。對(duì)等控制和主從控制。

對(duì)等控制主要是針對(duì)即插即用形式的微電網(wǎng)的控制方式。這種控制方式，能夠使微電網(wǎng)的電源都能夠進(jìn)行有效的下垂控制，保證電壓和頻率的穩(wěn)定，并且再接入一個(gè)或去掉一個(gè)微電網(wǎng)電源都不會(huì)對(duì)其他電源或微電網(wǎng)造成影響。對(duì)等控制是微電網(wǎng)電源當(dāng)中能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)性的控制過(guò)程；主從控制的控制會(huì)針對(duì)每個(gè)微電網(wǎng)電源的特點(diǎn)采用不同的控制方式，并使其具備特殊的功能。該種控制方式會(huì)選取幾個(gè)或一個(gè)電源作為主電源，用來(lái)檢查電網(wǎng)當(dāng)中的各種電氣量，然后根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)際狀況使用針對(duì)性的調(diào)節(jié)方式，通過(guò)通信電路來(lái)控制其他“從”電源，使微電網(wǎng)的電壓和頻率穩(wěn)定在額定值范圍之內(nèi)。

3.總結(jié)

近年來(lái)，我國(guó)也加大了對(duì)智能電網(wǎng)的重視，并大力推進(jìn)微電網(wǎng)技術(shù)和分布式發(fā)電技術(shù)，給用戶帶來(lái)巨大的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)利益。但是隨著分布式發(fā)電穿透功率逐漸提升，對(duì)其他電網(wǎng)的影響也越加明顯，大量的分布式發(fā)電技術(shù)接入到電網(wǎng)當(dāng)中，對(duì)電網(wǎng)的維護(hù)和調(diào)節(jié)工作也帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。對(duì)此，就需要相關(guān)研究人員或部門(mén)加大對(duì)微電網(wǎng)的研究，提高微電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

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[2]蘭明乾.微網(wǎng)中的多元復(fù)合儲(chǔ)能技術(shù)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2013，35（4）：190-192.

[3]朱愛(ài)英，田越.用于風(fēng)電場(chǎng)功率控制的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)仿真研究[J].電網(wǎng)與清潔能源，2013，11（4）：11_13.

作者簡(jiǎn)介

姓名：姜軍，出生年月：1978年10月，性別：男，籍貫：黑龍江，最高學(xué)歷：工程碩士，目前職稱：中級(jí)，主要研究方向：電力、自動(dòng)化、信息化。