改善獨(dú)立微網(wǎng)頻率動(dòng)態(tài)特性的虛擬同步發(fā)電機(jī)模型預(yù)測(cè)控制

陳來軍, 王 任, 鄭天文, 司 楊, 梅生偉

(1. 青海省清潔能源高效利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(青海大學(xué)新能源光伏產(chǎn)業(yè)研究中心), 青海省西寧市810016;2. 電力系統(tǒng)及發(fā)電設(shè)備控制和仿真國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(清華大學(xué)), 北京市100084)

0 引言

作為分布式能源的有效利用形式,微網(wǎng)技術(shù)自提出后便引起了廣泛關(guān)注[1-3]。微網(wǎng)是由分布式電源、儲(chǔ)能裝置、變流器、負(fù)荷及監(jiān)控保護(hù)裝置等有機(jī)整合在一起的小型發(fā)配電系統(tǒng),具有并網(wǎng)運(yùn)行和孤島運(yùn)行兩種模式[4-6]。孤島模式下,由于失去大電網(wǎng)支撐,微網(wǎng)需要依靠自身內(nèi)部各單元維持系統(tǒng)電壓和頻率;在穩(wěn)態(tài)時(shí)使其保持為額定值,暫態(tài)時(shí)則需將其波動(dòng)限制在安全范圍內(nèi)。因此,需要對(duì)各微電源進(jìn)行協(xié)調(diào)控制,從而保證獨(dú)立微網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行[7-8]。

在微網(wǎng)中,分布式電源一般通過逆變器接入,常見的控制策略為恒功率控制、下垂控制等[9-10]。其中,下垂控制因其即插即用、無需通信的優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用廣泛。然而,采用下垂控制的逆變器對(duì)系統(tǒng)慣量貢獻(xiàn)甚微,當(dāng)分布式電源比例逐漸增加時(shí),微網(wǎng)慣量隨之降低,穩(wěn)定性減弱。另一方面,可再生能源出力受自然條件影響,具有隨機(jī)性和波動(dòng)性,且孤網(wǎng)模式下,分布式電源和負(fù)荷數(shù)量較少,單機(jī)或單個(gè)負(fù)荷所占容量比例大,因此,無論是電源出力波動(dòng)或負(fù)荷投切,均可能會(huì)引起微網(wǎng)內(nèi)較大程度的功率失衡[11],進(jìn)而造成頻率波動(dòng)。當(dāng)系統(tǒng)慣性較弱時(shí),頻率波動(dòng)幅值極易超過安全閾值,影響逆變器設(shè)備或頻率敏感型負(fù)荷的安全運(yùn)行,甚至觸發(fā)頻率保護(hù)裝置動(dòng)作,導(dǎo)致切機(jī)切負(fù)荷。……