新能源電力微網控制策略

陳月勝

（廣東電網有限責任公司佛山三水供電局，廣東 佛山 528100）

0 前言

隨著工業用電和民間用電的不斷增加，電力建設的速度不斷增加。由于某些區域比較偏僻，對供電的需求也較低，如果使用大區域供電的方式，會造成很大的資源浪費，從而增加供電的成本，對供電技術的要求也比較高。為了有效解決這些問題，對微網供電的應用越來越多，其可以有效提高供電的效率，減少供電過程中的過多消耗，還可以提高供電的安全性和可靠性，在新能源電力事業不斷發展的今天，對微網供電的應用越來越多。

1 微網

為了有效緩解電力緊張的問題，對新能源電力事業的建設不斷加強，采用分布式電網對這些電源進行并網，由于新能源發電的隨機性和波動性容易給電網帶來沖擊，為了有效解決這些問題，提出了微網的概念。微網是由微電源和用戶負荷構成的系統，整個微網結構使用了大量的電力電子設備，其可以對電力進行有效的變換。微網本身就是一個整體可控的小型電力系統，可以有效地使電力變換輸出，還負責對供電的平穩性進行控制，還能有效降低電網在供電過程中的線損。

隨著城市綜合體建設的不斷加強，其更加強調對資源的合理分配，降低資源的消耗損失，采用微電網技術可以正好與之對應。采用微電網技術不僅降低了各種常規電網布置對電能的過多消耗，還由于采用了電能局部調節控制技術，進一步提高了供電的質量。微電源是微電網技術的研究重點，目前像燃料電池、光伏電池等電源的價格還比較高，我們應該加大對這些技術的研究，還需要降低微電網運行的成本，增加微電網的市場競爭力，有效推動該技術的實際應用。

2 微網的組成

微網根據其運行的實際需要，其通常是由分布式電源、儲能裝置、電氣變換設備組成的。其中分布式電源比較常見的有光伏發電電池組、風力發電機、微型燃氣輪機，在一些對穩定性要求高的微網中會含有一些數量的儲能設備如蓄電池，這些儲能裝置的應用可以讓微網供電更加穩定。為了有效地對電源進行變換，微網中會包括一些電力變換設備，如整流器和逆變器等，此外在系統中還包括大量的隔離開關、斷路器、繼電保護設備等。

微電網中的負荷可以分為敏感負荷、非敏感負荷和可調度負荷。在微電網中，負荷和供電部分經常是作為一個整體的，整個微電網也具有獨立運行的功能，其可以根據電網外部或者內部的變化進行自動的調整。當外部電網產生故障，或者其供電質量下降時，微網就會自動脫離與主網的耦合狀態，并進入獨立運行模式，從而保證微網的正常供電。在微電網不同工作狀態的切換過程中，由于采用的全電子器件控制方法，對微電網與主網的并網和分離切換非常方便和高效，在電網負荷波動較大的情況下，依然能夠穩定工作。

3 微電網的控制

微網分為孤島、并網、并網過渡、解列過渡4種運行狀態，微網會根據實際運行的狀況，在這幾個運行狀態下自如地進行切換。只有采取完善的控制方法，才能保證微電網在各個狀態下，都可以穩定運轉。

微網根據運行狀態的不同可以分為分離網運行控制和并網運行控制。并網運行模式有并網充電狀態、并網放電狀態、待機狀態、故障狀態和緊急停機狀態等5種工作狀態。離網運行模式有獨立逆變狀態、待機狀態、故障狀態和緊急停機狀態等4種工作狀態。

在對微網對控制過程中，應該有效地保證微網的安全性和穩定性，在實際運行控制中應該滿足以下指標：1）整個系統應該具有較強的擴容能力，在不添加任何設備的情況下，就可以具有較強的擴充新電源的能力。2）其能夠方便和及時實現與主網的并網和解離。3）其對內部供電的控制穩定性強，能夠滿足局部供電的基本要求。

4 孤島運行的控制

孤網的實際運行主要采用的是不間斷電源結構，目前常用的有集中控制結構、主從式控制結構和對等控制結構。

集中控制。在該控制方式中，會對母線電壓的實際情況進行監測，并采取對電流進行實時調節的策略，將電流值平衡分配給所有的電源。這種控制方式結構簡單易于實現，主網和配網之間容易匹配。其缺陷是整個電壓控制系統在控制的過程中存在較為嚴重的滯后性，且系統的魯棒性較差，容易受到意外因素的干擾。

主從站控制策略。其在微網的獨立運行控制中的應用較多，分別對每個微電源進行獨立的控制，控制獨立電源的電壓和頻率，有效控制各供電單元的供電質量和功率。其采用的是V/f控制的電源控制器作為主控制器，各種分布式電源直接受到主控制器的控制。采用該種控制方式，可以有效降低電壓和頻率與設定值之間的偏差，從而大大提高了供電的質量。從控制器的工作完全依賴主控器的工作，如果微網采用非分布式電源結構，這大大提高了主控制器的選擇余地，各種儲能設備也可以作為主控制器。

對等控制策略。在該控制模式下，每個電源在電網中的作用都是平等的，其主要對供電電壓的幅值額相位進行控制，如果電網的負載的容抗性發生了變化，需要對輸出電壓的相位角進行調整，對無功量進行補償，有效提高供電的品質因素，降低電網的線損。這種控制方式的抗干擾能力強，電源之間的通信非常可靠，但是對電網控制的同步性往往要求較高，需要提高電網設備通信之間的實時性，需要有高效的通信協議來保證通信的同步性。

下垂控制策略。在該控制模式下，各供電電源的地位將更加均衡，對負載的要求也不高。在下垂控制中，需要機組進行平衡的供電，主網運行模式和孤網運行模式之間的切換密度更高，對電網切換技術要求較高。該控制方式的硬件結構相對比較簡單，控制技術要求不是很高，由于微網的操作比較頻繁，供電質量往往會波動較大，因此該控制方法主要用于電力電子接口和電源之間的操作。

5 并網控制策略

在該控制方法中，微網需要和公網進行并聯運行，因此系統的頻率應該和主網保持一致，還應該有效保證電網電壓的穩定性。根據IEEE1547標準，其各個供電節點都能達到有效的同步，微電網才能并入主網運行。因此，對各供電節點的供電參數一致性要求較高，尤其體現在微網電壓和頻率的穩定性，還需要最大程度地保證運行的同步性。

在整個控制過程中，系統會采集系統各部分實際的工作參數，并將其統一傳送到控制中心，通過控制中心對供電參數的監測來發現系統運行的異常，如果存在異常的情況，就會及時對電壓進行調節，讓系統可以更加平穩的運行。在微網實際運行中，運行控制中心還會對無功進行補償，不僅提高了供電質量，還能降低線損的發生。在整個并網運行的過程中，一定要注意減少并網造成的沖擊電流。

6 結語

隨著時代的發展，城市在發展過程中，越來越追求發展的合理性，為了更進一步對資源的利用進行優化，很多城市都提出了打造城市綜合體的發展理念。城市綜合體建設的過程中，一定要處理好對電能的利用問題，尤其處理好對城市偏遠地區供電的問題。為此，我們應該有效地對微網技術進行利用，并根據實際的情況，采用針對性的控制方法，讓微網技術充分發揮出自己的作用。