微電網中的光伏儲能控制策略研究

蘭州工業學院 陳 晶 白漫溪

目前，在社會生產生活實踐當中，能源的需求在不斷的增加，但是傳統的非可再生能源，比如煤、石油等的存量卻在減少，而且這些能源還會在使用過程中造成污染問題。所以，無論是從能源安全角度考慮還是從環境保護的角度考慮，尋找能夠替代傳統非可再生能源的新能源成為未來能源研究的一個重要方向。現階段，各國開展了針對新能源的研究和利用分析，并取得了顯著的成果，如水能、風能、太陽能等在目前的社會生產實踐中獲得了顯著應用[1]。

對現階段興能源的具體利用做分析可知，基于興能源的微電網與大電網存在著特性差，基于微電網的利用，國內外開展了諸多研究，其中應用較為廣泛的是微電網中的光伏儲能。在實踐當中，微電網中的光伏儲能控制穩定性差是影響其應用實效的重要因素，所以在實踐中，討論微電網中的光伏儲能控制策略現實意義顯著。

1 理論闡述

水光儲柴混合型微電網是現階段實踐中應用比較廣泛的一種微電網，即基本的結構屬于水光儲柴、光伏儲能水電和柴油發電機混合型微電網，該電網主要由四部分組成，分別是光儲發電系統、水力發電系統、柴油發電系統和負荷。基于水光儲柴混合型微電網分析光伏儲能控制策略，主要強調以下方面的分析與控制。

1.1 模式分析與切換控制

在持續、深入的微電網控制研究實踐中產生了不少具有實踐性的理論，如基于功率的管理系統，以及其他的具有可行性的控制方式都是比較顯著的研究結果。就本次的研究來看，主要采用的控制方式為基于功率管理的控制方式。對微電網的運行做分析可知，微電網當中的光儲發電系統會因為各種任務實現存在的差異，而出現不同的運行模式以及控制方式，如在發電、調峰和調頻等任務實現的過程中，光儲系統的運行模式和控制方式是有顯著差異的，基于各項任務的有效完成，要結合任務特點做針對性控制，即要實現控制方式的科學切換。以目前實踐為例，光儲發電系統的運行方式可以經由手動控制，使其由啟動狀態切換到并網運動狀態或者是孤島運行的狀態。在系統穩定運行的過程中，并網運行所負責的一個主要任務是進行計劃曲線發電，同時完成調峰[2]。如果在穩態并網運行或者是孤島運行的時候出現了故障問題，可以利用手動切換的方式讓系統保持停機的狀態，從而實現系統故障的處理。

1.2 穩態分析與控制

分析研究微電網中的光儲發電系統控制可知在控制實踐中，光儲不僅可以放在直流側進行協調控制，其還能夠對出口功率波動的情況進行抑制。在利用光儲系統控制做出口功率波動抑制的時候需要注意，因為這種控制會導致儲能發生頻繁動作。結合實踐做分析發現受設計原因的影響，一些鋰電池是不能夠進行頻繁的充放電操作的。就光伏發電而言，其在白天的時候會處于發電的狀態，在晚上的時候則處于停止發電的狀態。基于微電網狀態穩定考慮，在晚上的時候儲能需要向電網供電，這樣負荷的具體要求才會滿足。結合實踐做分析發現，水電運行方式會受到季節的影響，而且柴油發電系統的裝機容量比較小，所以在實踐中，光儲發電系統的運行方式需要基于水電運行方式的改變而進行改變。再者，考慮到光照的變化情況，光儲發電系統的晝夜運行方式等也需要保持差異，這樣可以保證微電網運行的穩定性。

1.3 暫態分析與控制

對光伏儲能系統運行做監測分析發現其處于穩定狀態的時候，系統對微電網有非常高的滲透率，測試結果表明滲透率能夠達到80%，如此高的滲透率會對微電網的穩定性以及可靠性形成威脅，尤其是暫態控制的穩定性。結合微電網的暫態控制實踐進行研究，諸多學者研究得出可行性理論[3]。就水光儲柴混合微電網的應用分析來看，柴油發電機的調節作用只有在功率波動比較大的情況下才能夠發揮效果，而且其不具備電壓調節的功能。基于此，需要水電機組發揮頻率調節的作用。總的來講，在光儲發電系統的運行實踐中，考慮到光儲發電系統比較高的滲透率，必須要強調暫態控制策略。

2 試驗結果與分析

為分析研究不同的控制要求和控制策略，基于相應的理論構建實驗分析模型。在本次的試驗分析模型構建中主要強調5個系統的建設和利用，這5個系統分別是實時數字仿真系統、光伏控制系統、儲能控制系統、電池管理系統、MGCC和能量管理系統[4]。利用上述的5個系統進行微電網系統搭建，并基于系統穩定運行時的微電網容量對設備的容量做研究與確定，這樣可以實現儲能變流器等設備建模。在建模完成之后利用具備外接特點的光伏系統和儲能系統實現對其的控制，之后再利用MGCC能夠有效落實上述的控制策略。就能量管理監控系統的現實應用分析來看，其主要的作用是進行系統功能預測與監控。

在試驗分析模型搭建好之后，接下來的重要工作便是試驗仿真與分析。為驗證穩態分析策略的可行性和穩定性，基于理論闡述的內容運行模型，從模型的具體結果來看，系統聯絡線的功率能夠穩定的保持在設定的范圍之內，而且在計劃指令值發生改變的時候能夠迅速的實現聯絡線功率的改變，具有比較好的響應性能。從研究結果來看，實際穩態運行的過程中，穩態控制策略的利用允許偏差范圍內光儲發電系統能正確的按照計劃發電值發電，而且儲能能夠在晚間的時候基于調峰指令以較穩定的功率實現向微電網的供電[5]。就暫態控制分析來看，從實驗結果入手做討論，在綜合考慮微電網頻率波動范圍充放電次數限制等因素之后對低周限值進行設置，同時利用故障錄波儀對儲能緊急調頻的動作過程等進行錄波，從獲得的緊急調頻動作曲線分析來看，儲能緊急調頻控制策略能夠對微電網的暫態穩定性起到積極的作用。

3 微電網中光伏儲能控制反思

立足于實踐對微電網中的光伏儲能控制做分析，同時基于實驗模擬進行探討，在微電網的應用實踐中要實現光伏儲能控制，需要考慮的內容是比較多的，比如在實踐中需要考慮光儲控制的具體結構、模式以及方法，還需要對光儲控制的人員等進行思考，這樣，微電網中的光儲控制實效才會更加顯著。以下是基于實踐的對微電網中的光儲控制的各項內容思考。

一是光儲微電網的結構。結合微電網的實際應用做分析發現在進行光伏儲能控制的時候，不同的光儲微電網結構所要考慮的控制策略是有差異的在，主要是因為在儲能控制的時候，控制效果與微電網的結構有緊密的聯系，如果不能正確識別微電網的結構，那么基于控制效果優化的控制策略難以實現有效針對，因此在實踐中，明確光儲微電網的結構，并基于控制要求對微電網的拓撲結構進行調整有突出的現實意義。就結構調整工作的具體開展來看，主要的措施為：

①基于光伏儲能控制的具體要求對結構性能、標準等做測試分析，從而明確拓撲結構需要滿足的參數。②基于測試結果和拓撲結構參數對拓撲結構進行構建。③運行拓撲結構，并分析基于拓撲結構的控制策略有效性，并在有效性結果分析基礎上對結構做進一步的優化和調整，其在控制實踐中的效果發揮會更加突出。總之，充分考慮光儲微電網那個的結構，解決其結構存在的問題，這對于優化相關工作有顯著意義。

二是光儲控制的模式。基于上文的分析可知，在微電網中的光儲控制實踐中，為了保證微電網的穩定和安全運行，需要基于不同的環境條件，比如氣象條件、其他資源利用條件等對光儲控制的模式進行調整。在不同的模式下，光儲控制的標準和要求會產生明顯的差異，如果不能正視這些差異，最終光儲控制效果會難以滿足實際運行需要。基于此，在實踐中可以利用試驗分析的方式，對各種模式下的控制標準和條件進行確定，并利用數據庫系統對相應的數據進行存儲，這樣，在光儲控制工作的開展實踐中，可以基于不同的模式來做標準參數的調整，如此一來，光儲控制的針對性、有效性會顯著提升。簡言之，不同的光儲控制模式，其側重點和著力點會有顯著的差異，因此在實踐中，需要基于微電網的具體運行狀態對光儲控制的模式進行調整和分析，以此來實現光儲控制模式利用的針對性和有效性，這樣光儲控制的實際結果會更加的顯著。

三是光儲控制的方法。對微電網中的光儲控制實踐做分析可知，在暫態控制和穩態控制的過程中，具體實施的方法是不同的，主要是因為不同的方法適用于不同的運行環境和條件。結合微電網中的光儲控制方法利用做分析，同樣的控制方法在應用的過程中可以基于具體條件的差異對細節做出調整，這樣，光儲控制的方法才能夠發揮出更加突出的優勢。總的來講，為了保證光儲控制方法利用的專業性和有效性，在實踐中可以基于數據庫進行數據記錄與分析，從而對不同條件下的控制方法利用做更加詳細的分析，通過不斷的數據積累對方法應用做補充，這樣具體方法的應用條件、參數分析會更加全面，在光儲控制的過程中，方法應用的實際效果也會更加的突出。

圖1 光儲控制

四是光儲控制工作中的人員水平。從上文的分析來看，在微電網光儲控制實踐中，雖然比較多的控制工作可以利用具有智能化的控制系統，但是在必要的時候，人員控制操作是不可忽視的。對人員控制操作進行分析可知，如果人員本身的水平難以滿足控制操作的需要，那么其在控制實踐中發揮作用，勢必會產生不良影響。為了解決該問題，一方面需要對光儲控制實踐中的人員水平進行強調，要通過理論、實踐培訓的方式幫助提升人員的素質水平。另一方面，在工作實踐中要強調人員資格管理，即要對光儲控制實踐工作的操作人員進行管理，要明確操作人員的崗位資質，這樣可以在實踐中將不符合要求的人員排除在具體工作隊伍之外，這樣光儲控制工作實踐才會有效控制人員問題的發生。總的來講，無論是人員的理論專業水平還是實操專業水平，其都會對微電網中光儲控制產生顯著的影響，所以為了解決人員問題帶來的光儲控制難題，在實踐中需要強調微電網光儲控制實踐中的人員水平整體性提升。

4 結語

綜上所述，目前微電網在社會實踐中用著重要的應用，穩定微電網的利用對社會能源的充分使用等有突出的現實意義。需要注意的是，在微電網的具體應用中，光伏儲能控制是需要重點關注的一項內容，所以基于微電網穩定、有效、可靠運行的需要對微電網匯總光伏儲能的具體策略進行分析，這能夠為當前的現實工作開展提供有效參考。文章對微電網中光伏儲能的暫態控制、穩態控制等進行分析，并總結了光伏儲能控制策略制定和實施中需要考慮的諸多因素，目的就是要為當前的實踐工作提供指導和參考，從而推進具體工作獲得顯著性好轉。