含多種分布式電源的微電網(wǎng)控制策略

劉壯志

摘 要：正是因為分布式電源的特性，決定了分布式電源無法直接與電網(wǎng)進(jìn)行連接，必須要通過電力電子接口設(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)定運行，必須對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，以期為實現(xiàn)微電網(wǎng)運行方式的平穩(wěn)過渡奠定堅實的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：分布式電源；微電網(wǎng)；控制

中圖分類號：TM61 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

微電網(wǎng)將分布式電源、儲能、負(fù)荷、控制裝置結(jié)合在一起的同時，也形成了一個統(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題，更是推動了分布式發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用與快速發(fā)展。也正因此，近些年來我國也早已加強了對微電網(wǎng)的建設(shè)與推廣。本文筆者即結(jié)合個人多年從事分布式電源的實踐研究經(jīng)驗，對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)定運行。

1.對微電網(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，初始安裝費用低廉都是微型燃?xì)廨啓C的重要優(yōu)勢所在。在本筆者的研究過程中，筆者選取了高度單軸結(jié)構(gòu)的微型燃?xì)廨啓C。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、能量轉(zhuǎn)換效率高、污染低、噪聲低的重要優(yōu)勢。光伏發(fā)電PV也是一種極具發(fā)展前景的分布式電源，其具備著無污染、可再生、方便靈活等諸多優(yōu)勢。

1.2 負(fù)荷與儲能裝置

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

1.3 電力電子接口設(shè)備

分布式電源與儲能設(shè)備想要接入到微電網(wǎng)中，必須要通過電力電子接口設(shè)備的支持，其中常見的電力電子接口設(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驅(qū)動永磁同步電機輸出的高頻交流電之上。而接入Buck-Boost來變換電路的這種方法則多被應(yīng)用在SOFC輸出端之上，主要是為了通過此種方法進(jìn)一步提高在輸出電壓與動態(tài)響應(yīng)上電池組的實際速度。光伏電池PV則可通過Boost電路，實現(xiàn)擾動觀察法，對最大功率點進(jìn)行跟蹤，從而尋求最優(yōu)過程，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題。

分布式電源經(jīng)過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)供電還必須要通過逆變器。所以，對逆變器所進(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.對微電網(wǎng)綜合控制的策略研究

2.1 對微電網(wǎng)并網(wǎng)運行的分析

對于處在并網(wǎng)運行狀態(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)運行狀態(tài)下是，對其所采取的控制策略，應(yīng)該嚴(yán)格遵循大電網(wǎng)的實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PQ控制下的有功功率和無功功率運行點及各個負(fù)荷的運行狀態(tài)進(jìn)行決策。并向MC和LC傳遞MGCC所控制下的運行狀態(tài)。

2.2 對微電網(wǎng)孤島運行的分析

處于孤島運行狀態(tài)下的微電網(wǎng)勢必也與大電網(wǎng)斷開了連接，因此，要想維持此時微電網(wǎng)電壓、頻率，就需要對1個或者幾個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，處于孤島狀態(tài)下的微電網(wǎng)，要及時對肩負(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實現(xiàn)頻率一次調(diào)節(jié)，從而在實際的運行過程中能夠?qū)崿F(xiàn)對負(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，通過下垂法的調(diào)節(jié)，其在一次調(diào)節(jié)過程中，可以說是有差調(diào)節(jié)，因此，會在一定程度上造成電能質(zhì)量偏低，儲能裝置無法正確運行，可以說對微電網(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)之后還要對頻率進(jìn)行二次調(diào)節(jié)，以此方式實現(xiàn)對頻率的無差調(diào)節(jié)。

2.3 對微電網(wǎng)運行方式切換的分析

當(dāng)微電網(wǎng)計劃要開始進(jìn)行調(diào)整或者其實際的運行情況出現(xiàn)變化時，就必須要對微電網(wǎng)的實際運行狀態(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)運行時，此時需要連續(xù)進(jìn)行孤島檢測，這是因為微電網(wǎng)一旦進(jìn)入到孤島運行狀態(tài)下，就必須要相應(yīng)地對逆變器的控制進(jìn)行調(diào)整。也意味著，此時的MGCC必須馬上按照原定計劃予以執(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，必要時也可以通過對LC的控制進(jìn)行減負(fù)荷，以維持孤島的穩(wěn)定運行。如若微電網(wǎng)由孤島運行切換為并網(wǎng)運行，那么必須通過MGCC啟動并網(wǎng)過程。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，在對微電網(wǎng)的頻率連續(xù)進(jìn)行監(jiān)測，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

綜上所述，本文筆者先是對多種分布式電源進(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)和孤島兩種運行方式下的平穩(wěn)運轉(zhuǎn)與切換，更好地對電能質(zhì)量進(jìn)行質(zhì)的提升，降低儲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)的安全運行提供有益的參考建議。

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