微电网控制运行及对电压稳定性的影响研究

蒋颖

摘要伴随着社会经济的进一步发展，建设微电网已经逐渐成为发展新能源的必经之路，微电网控制与运行以维持内部电压、频率为主要目的，具有其独特性，技术难度相对更高。微电网通过微电源控制策略、综合控制策略，实现并网、独立运行两种模式自由切换，保障电网稳定性、安全性与适用性。

关键词微电网；控制运行；电压稳定性

中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）12-0036-01

石油、煤炭等非可再生能源逐渐枯竭，火力发电逐渐被水电、风电、太阳能发电等可再生能源发电取代。近年来，分布式发电成为研究热点，其具有投入少、灵活多变等优点，随着再生能源发电技术的发展，分布式发电已成为未来新能源发展重要发展方向。新能源发电具有波动性、间歇性、不确定性，若大规模并网可能对电网的安全性、稳定性与适应性带来负面影响[1]。微电网主要构成包括新能源发电装置与储能系统，既可脱离大电网单独运行，也可与大电网并行，通过储能系统可最大程度的减轻并网对微电网带来的负面影响。本次研究对微电网控制运行及对电压稳定性的影响进行概述。

1微电网控制策略

微电网具有多种分布式电源结构，各种电源特性存在较大差异，电源特性决定控制策略。若以燃料电池、蓄电池等可控性电源作为分布式电源构成，电源本身即可承担内外网控制任务，在并网运行时，微电网可调节分布式电源功率完成控制，若独立运行，可在保障电源负荷下对微电网电压、频率进行调节完成控制。微电网控制策略据控制范围可分为各微电源控制策略、微电网总体控制策略，据技术路径可分为最大功率控制、下垂控制、恒压频控制。

1.1 微电源控制策略

1）最大功率控制策略。最大功率控制策略是微电网最常用的控制策略，新能源发电均具有一定间歇性，为维持发电容量，需采用最大功率跟踪控制，以保证微电网容量与稳定运行。最大功率跟踪控制主要形式包括有功控制、无功控制，一般通过解耦控制实现分布式电源输出。

2）恒压恒频控制策略。微电网在进行独立运行时，须有一个主控制单元，以维持系统频率与母线电压恒定，保障系统稳定性、安全性[2]。主控单元一般由高质量恒定直流源担任，或直接由微电网中主储能装置承担主控任务。恒压恒频控制策略优点：不受系统负荷功率影响，可维持稳定的电源输出。缺点：储能装置与分布式电源容量、功率存在上限。

3）下垂控制策略。下垂控制主要应用于多个并联逆变器能量管理以维持能量平衡，保障分布式电源运行或退出时，不会影响其他电源，做到“即插即用”。下垂控制是一种集控技术，可保障分布式电源之间形成“无缝连接”，实现负荷分担，合理分配功率，提高电网运行稳定性、可靠性，减少投资。

1.2 微电网的综合控制策略

1）主从控制。主从控制是指对分布式电源进行主从设计，选取其中一个作为主控单位，其余作为从属单位，实现各分布式电源之间的有效通信是进行主从控制的关键[3]。

微电网与大电网并网运行时，微电网电压、频率均由大电网提供支撑，当微电网处于独立运行状态时，采用主从控制，主控单元须承担维持系统电压、频率稳定任务。一般来说，分布式电源主从控制中的主单元在并网时采用PQ控制，输出制定功率，在独立运行时，采用V/f控制。

2）对等控制。对等控制区别于主从控制，所有分布式电源处于对等关系，对等控制中分布式电源无需主从通信，可减少相关投入，各分布式电源均可据微电网运行状况调节控制电网频率、电压。对等控制其优势在于当部分分布式电源并网或脱网后，无需对其他电源进行控制，分布式电源具备“即插即用”特性[4]。

1.3 微电网控制策略协调

微电网运行模式主要包括并网、独立、并网与独立相互转化三种模式。三种模式的转换与微电网负荷有关，微电网负荷过大，并网时可向大电网输出功率，若负荷过小，则输入功率。微电网通过有计划的控制分布式电源储能，维持网内电压、频率稳定性，保障用电质量。应注意的是，在进行三种模式切换的过程中，可能会造成微电网系统不稳定，合理控制非常关键。近年来，分布式电源种类日益增多，给微电网控制带来了一定的困难。

2微电网电压稳定性分析

2.1 微电网电压稳定性概述

微电网存在并网、独立、并网与独立相互转化三种运行模式，两种网络存在较大差异，给微电网电压调节增加了困难。

并网运行时，微电网内部潮流呈现双向流动的特点，微电网据负荷状况，在双向流动中承担压配或补偿角色，其内部电压也会发生相应的改变。微电网并网、独立运行相互转化过程非常关键，在转化的一瞬间，微电网无法获得补偿功率，加之规模、容量较小，易产生电压不稳定。微电网一般采用电子切口，后者具有调节电压的功能，微电网自身补偿装置可弥补切断外网所带来的缺失，维持电压恒定。当微电网独立运行时，若负荷过载超出其自身调节能力，也可能产生电压不稳。微电网自身调节能力受储能原件容量与性能等因素影响，其调节能力存在固有缺陷，当内部负荷过大时，可出现电压变化，甚至电压崩溃，若无功负荷变化也可能出现电压波动[5]。

2.2 微电网电压控制策略

以上介绍的微电网控制主要意义在于维持电压、频率稳定性，从本质上看也属于电压控制策略。微电网容量小、负荷变化快、运行模式可变，内部故障对电网影响较大，均增加了电压控制的技术难度。微电网电压控制主要通过微电网分布式电源控制、微电网综合控制实现。

3 小结

综上所述，伴随着社会科学技术水平的不断进步，笔者相信随着新能源开发利用率不断提高，微电网必将迈向小型化、家庭化，如何实现微电网智能化控制，降低家庭微电网建设与运行费用，将成为未来微电网控制运行研究热点。

参考文献

[1]严凤，王建美.智能配电网中微电网运行方式的研究[J].电工电气，2014，15（2）：63-64.

[2]郝雨辰，窦晓波，吴在军，等.微电网分层分布式能力优化管理[J].电力自动化设备，2014，42（1）：154-162.

[3]付晓伟，王进，郭伟，等.风电集中并网运行对系统电压稳定性的影响研究[J].电气技术，2012，11（30）：89-92.

[4]林顺江，李欣然，刘阳华.基于逆变器下垂控制的微电网运行特性及其控制系统研究[J].电力系统及其自动化学报，2013，10（12）：115-117.

[5]朱红平，徐峰.感应滤波换流变压器及直流调制改善交流系统稳定性研究[J].北京交通大学学报，2011，12（05）：231-233.

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