微電網電能質量治理策略研究

舒 薇

（懷化學院電氣與信息工程學院，湖南懷化 418000）

在電力變革持續推進的背景下，微電網電能質量逐漸受到社會的關注。因此為改善能源結構及加強電能傳輸質量，相關人員必須對微電網給予高度重視，充分明確其電能質量控制中存在的問題，并積極采取相應措施，達到加強可再生能源利用效率的目的，對我國實現可持續發展具有重要的意義。

1 微電網電能質量問題

從現實角度出發，可發現微電網是一種集團供電系統，其以分布式能源為基礎，由逆變器、負荷以及電能質量治理裝置等多個方面組成[1]。相較于傳統電網，微電網能夠對電力電子變換器進行利用，以此達到對不同種類分布式能源進行接入的目的，其具有較小的容量及慣性。此外，由于微電網內部存在微源逆變器及電能質量治理裝置，其具有非線性系統。針微電網優勢而言，其不僅具備良好的跟蹤能力，還能夠對運行狀態進行靈活切換，顯著提升操作便捷性，能夠有效提高電能質量治理效果。

針對微電網電能質量問題而言，目前我國尚未對微電網電能質量相關標準進行制定，但通過深入分析微電網基本性質及運行經驗，可充分了解微電網電能質量中存在的問題。由于諧波的形成與電源及非線性負荷等具有密切聯系，微電網中含有的分布式電源與電力電子裝置等可形成大量諧波。通過對電力系統進行深入研究，可發現電網呈感性，且電壓偏差與無功功率之間具有密切聯系。相較于傳統電網，微電網呈阻性或阻感性，因此電壓偏差與有功功率具有直接關系。

微電網中的微源具有極強的間歇性，其輸出功率波動極有可能引發電壓波動。針對三相不平衡問題而言，其主要指三相電壓或電流存在較大差異，造成該種現象形成的主要原因是未對三相負載進行科學配置。受到單相接入逆變器的影響，三相不平衡問題在微電網中具有較高的發生率。微電網狀態進行切換時，其控制方式將發生變化，并出現功率投切現象，造成電壓沖擊與暫態電流，微電網容量相對較小[2]。

暫態沖擊將對微電網產生嚴重影響，微電網電能質量問題可分為兩種。

（1）受到分布式能源發電裝置的影響，引起電能質量問題，在微電網中具有較高的發生率。

（2）由微電網自身原因引起的電能質量問題，例如微電網在實際運行過程中，存在切換運行狀態或微源互補發電等現象。

可根據頻率存在的差異，將其科學劃分為工頻及諧波電能質量問題。針對工頻問題而言，主要包括電壓閃變以及三相不平衡等，我國有學者為此進行研究，并在研究報告中明確指出，導致該問題形成的主要原因是工作人員未對能量或配電網功率進行科學分配。諧波問題主要包括電壓及電流諧波畸變等，多在微電網運行過程中形成，原因較為廣泛，且具有極強的危害性。

2 微電網電能質量治理策略

通過對微電網電能質量問題形成原因進行分析，可發現對治理策略進行選擇時，可從微電網運行控制、微源控制以及設備控制等方面入手，充分考慮上述控制策略的情況下，微電網電能質量問題將得到有效解決。

2.1 微電網運行控制

（1）從整體的角度出發，對微電網及配電網功率交換進行嚴格把控，實現有效加強微電網能量管控力度。

（2）對微源協調控制及模式切換控制策略進行制定，為微電網運行質量提供保障。

（3）對微源形成正確認知，并對其制定相應的控制策略，通過實際調查可以發現，微源控制策略可分為對等控制模式以及主從控制模式等。

在并網模式的作用下，微源將保持在電流控制電壓源模式[3]。該種模式主要包括下垂控制以及PQ控制，其能夠為電網持續輸送能量；在離網模式的作用下，微源將持續為微電網提供相應的工作電壓，主要包括主從控制以及對等控制。

由于并離網運行模式進行切換時，微源工作模式將發生轉變，極有可能形成電壓跌落以及電流沖擊等電能質量問題，并對后續運行產生影響。通過查詢國內外文獻庫，可發現國內外有許多學者相繼對并離網模式切換進行研究。例如國外有學者通過深入研究控制器參數對運行模式切換產生影響，成功發現并提出具有平滑性的運行模式切換控制方法，并在微源容量及負荷匹配角度的基礎上，對其控制策略進行制定。雖然該研究對微電網發展具有一定的促進作用，但無法有效改善控制算法中存在的弊端。

有學者在研究報告中指出，可通過對同步控制器進行利用，以此達到對運行模式進行平滑切換的目的；有學者通過系統性研究，提出利用電壓靈敏度分析方法實現有效解決并網沖擊的理論[4]。本文通過對該研究報告進行深入分析后發現，該學者不僅未對非線性負載產生的影響進行考慮，而且未詳細介紹針對微電網離網的解決方法。有學者圍繞并離網切換時出現的功率不平衡現象進行研究，并提出具有一定可行性的控制策略，即對儲能裝置進行利用，實現在預同步控制的基礎上為微電網切換模式后的正常運行提供保障。

有學者對微電網負荷供電可靠性進行綜合考慮的情況下，通過對分布式次梯度算法進行利用，成功制定并提出模型預測控制能量改善管理措施。有學者通過對不同運行模式的基本特點及網間互濟功率傳輸原則進行深入研究，提出具有一定現實意義的不同運行模式功率協調控制措施。有學者在研究報告中提出，可在模型預測算法的基礎上，對實時控制策略進行構建，實現有效減少負荷功率波動及分布式電源之間存在的影響。此外，有多名學者圍繞傳統微源控制策略進行研究，并提出具有科學性的改進措施[5]，如并網間接恒功率控制方法等。

有學者通過對線路等效電阻及其對微電網產生影響進行深入分析，成功提出具有可靠性的下垂控制改進策略；有學者在研究報告中提出，可通過將微分補償環節家進入常規虛擬同步機控制中，以此達到有效提高動態響應速度以及對功率沖擊進行消解的目的；另有學者以主從控制微電網系統為基礎，將儲能單元視作主控單元，達到對平滑控制策略進行設計的目的。

我國學者提出了電壓電流協同控制策略，主要指對電壓控制器進行利用，以此達到調節負載電壓的目的，通過電流控制器，實現在并網時對輸出電流進行控制，以此為功率平衡提供保障。由此可見，對微電網電能質量進行治理的過程中，由于微電網運行控制策略具有良好的理論技術，工作人員可重點對該種控制策略進行利用，實現加強電能質量治理效果。此外，必須對微電網中的儲能設備進行靈活運用，并通過儲能技術手段，實現有效解決暫態問題的目的。

2.2 微源運行控制

針對微電網中的微源而言，其自身性質、功率分配平衡性較差及轉換逆變器控制策略等多個方面均有可能導致電能質量問題形成。因此為保障微電網運行質量，相關人員必須將從根源上解決電能質量問題視作重要目標，并以此對微源運行控制策略進行制定與研究。例如有學者通過大量研究，成功提出以同步發電機機電暫態模型為基礎的微源控制策略；有學者認為可選擇引入感性虛擬阻抗電壓電流，實現進行雙環下垂控制；有學者通過對低通濾波器及其對系統性能產生的影響進行深入分析，成功提出具有科學性的自適應下垂控制方法。

我國微源運行控制研究資料較多，相關人員對該課題進行研究或對微源運行控制策略進行制定時，可選擇對相關文獻資料進行參考。此外，為加強該種控制策略的應用效果，工作人員可選擇對傳統電能質量治理裝置進行結合使用，實現協調控制。

2.3 電能質量設備控制

工作人員對微電網電能質量進行解決時，可選擇對電能質量治理裝置進行安裝，為微電網運行質量提供保障。目前，在微電網電能質量治理中應用率相對較高的電能質量治理設備主要有統一電能質量調節器以及動態電壓補償器等。我國有學者針對該種控制策略進行研究，并在研究報告中明確指出采取電能質量治理設備控制策略時，可選擇對聯合運行模式進行利用，實現加強微電網電能質量控制效果。

針對聯合運行模式而言，其主要指對配電靜止同步補償器與微電網協同控制無功電壓進行聯合使用[7]。此外，在實際工作中，可通過對有源電能質量調節器進行利用，以此達到降低微電網接入影響的目的。由此可見，電能質量治理設備控制策略與傳統電網控制策略具有密切聯系。

3 結語

綜上所述，微電網中的電能質量問題對我國發展及能源互聯網發展極為不利。因此相關人員必須對電能質量問題給予高度重視，充分明確此類問題形成原因，并及時采取具備科學性的電能質量治理策略，達到有效解決電能質量問題的目的，促進我國能源互聯網實現高質量發展。