浅谈微电网的运行及控制策略

张祥坤

中图分类号：F270 文献标识：A 文章编号：1674-1145（2016）06-000-02

摘 要 出于缓解资源供需矛盾、减轻环境污染的考虑，近年来国家格外重视发展新能源。此举推动了微电网的发展，相关技术也有了明显进步。在此种情况下，为了使微电网更好的服务于社会发展，有必要对其运行特点及控制方法进行探讨。本文结合微电网发展现状，从宏观角度出发，简要分析了其运行与控制中的相关问题，并着重对逆变电源的控制路径作了阐述。

关键词 微电网 运行 控制策略

微电网是在新能源大受欢迎的背景下发展起来的，对于缓解当前社会主要资源的供需矛盾有着重要的积极意义。简单来讲，微电网可以看作是服务于我国经济发展与能源事业的新兴技术，具有可靠性高、灵活性强等优势，是推动经济可持续发展的重要力量之一。因而，在此种技术得到越来越多关注的同时，有必要对其运行及控制进行探究。

一、微电网运行及控制策略

（一）关于微电网及其运行

微电网这个概念最早由美国提出，长久以来围绕其进行的研究认为其具有较高的可靠性和突出的经济效益。所谓的微电网，其实指的就是一套系统，其主要构成部分为分布式电源及负荷，其中，电源能够在实现能量转换的同时提供控制，特点在于可兼顾电、热能供应。相对来讲，微电网相当于一个受控单元，其优势在于能够在保证电能质量的同时，兼顾安全，其运行方式主要有两种，其一为孤岛运行，其二为并网运行。

实际上，自微电网被提出之后，相关的研究就已经开始，截至目前已经取得了很多重要成果，就研究方向与侧重点来讲，国外目前对其的研究大多是围绕其规划、相关影响等方面展开，而国内对其的研究起步较晚，当前尚处于仿真研究阶段。我国对微电网进行的研究认为，其可以借助分布式电源实现能源供应，是一种相对特殊的电网，且其电源可以借助电子器件实现能量转换，之后并联接在用户侧，这样就可以在保证电能质量的基础上，尽可能的提升供电安全程度。站在用户的角度来讲，微电网除了可以使供电更加稳定与可靠之外，还有助于减小线损、维持正常电压、满足个性需要、充分利用余热。相较于传统电网，微电网具有更多的优势，但同时其运行过程中需要考虑的问题也更多。由于运行特性相对特殊，因此，要想保证其运行过程的稳定性与可靠性，就必须结合其运行方式做好控制。微电网运行受逆变电源的影响很大，因此，出于提升运行可靠性的考虑，就必须将逆变电源的控制作为重点，采取有效的控制策略，本文仅就这一方面进行了探讨。

（二）控制方法

结合微电网的运行特点来讲，无论是其DG类型，还是其负荷特性，都非常特殊，所以，要想保证其稳定运行，第一点就是要确保实现逆变电源的有效控制。在这方面，本文认为可行的控制方法主要有下述三种。

1.恒功率法。此种控制方法简称为PQ法，其以双环控制为基础，内、外环依次为PI控制环、功率环，其中，前者的功能在于借助电流跟踪确定参考电压，并输出调制信号；后者的功能则主要体现在确保基准功率方面。相关研究结果表明，此种方式在并网运行模式下具有较好的控制效果。采用PQ法控制逆变电源时，大电网是微电网电压扰动及负荷波动的主要承担者，DG的调节基础是电压及频率，无需考虑电压、频率的调节，确保逆变器根据参考值输出功率即可。在此种模式下，DG的功能仅限于吸收或者发出功率，故其能够防止DG因参与电压调节对电力系统产生不利影响。

2.恒压恒频法。此种控制方式也被称为V/F法，在孤岛运行模式中有着较好的控制效果。借助此种方法控制逆变电源时，主控电源由大于等于一个的DG充当，功能在于提供参考值，为电压始终与频率保持同步提供保障。此种控制办法本质上是保证逆变器不会因为电源输出功率的改变而出现输出频率及电压幅值的变化。考虑到孤岛容量并非无限的问题，在功率缺额的时候，要想使重要负荷免受影响，就需要将次要负荷及时切除。因而，此种控制办法属于典型的动态控制，其可以借助及时响应为电压稳定提供保障。

3.下垂法。此种方法简称为Droop法，经常被用于多并联运行模式下，控制成效显著。在并联模式下，逆变电源借助输出幅值及输出频率的调整，可以达到合理分配功率的目的。在功率承担方面，具体承担多大的功率主要取决于下垂斜率，一般规律是斜率越大，其承担功率越小，反之则越大。所以，借助下垂控制可达到调整负载功率的目的，但稳态指标却会受到一定的影响。因而，Droop法本质上就是一种借助下垂控制获取反馈值并进行反相微调来优化功率分配的控制办法。需要注意的问题是，尽管从理论上来讲下垂斜率可以借助控制达到最小，但是在实践中却往往会因为受限于硬件和控制精度而不得不折中，也就是说，最终的下垂斜率是折中之后的取值。

（三）控制策略

一般来说，对逆变电源进行的控制，通常借由下述两项策略来实现。

1.主从控制。在此种类型的控制模式下，DG具有各不相同的功能和控制办法，主控源通常由大于等于1个的DG来充当，借助电气量检测，并结合电网实际的运行状况确定调节办法，借助通信线路进行DG输出控制，最终实现微电网的有效控制，适用于孤岛运行模式。在并网模式下，微电网具有相对较小的容量，无需实施频率调节，控制要点需放在输出功率上，因而DG控制可采用PQ法。在孤岛运行模式下，对主控单元实施的控制应借由V/F法实现，以保证频率恒定。此种控制策略最明显的特点就在于DG的主、从关系，这也是实现有效控制的前提。

2.对等控制。借助此种办法控制逆变电源时，其中的DG关系是平等的，并没有从、属之分，其以即插即用思想和对等控制的相关理论为支撑，由于DG控制模式均是预先设定好的，所以，它们在参与调节的时候，系统电压不会受到过大的影响，频率也可以始终维持在稳定状态。此种控制策略的特点在于其可以借助“分别并联结合控制算法”的方式，来实现自动调节，不再需要通信的辅助。因而，其优势就体现在个别DG故障不会对系统及正常运行单位产生明显影响，即系统运行免受个别DG故障的干扰，不仅系统运行会更加可靠，未来实施扩容也更加便利，符合可持续发展的理念。

二、结语

综上所述，微电网的运行会受到以逆变电源为代表的诸多因素的影响，再加上其运行过程相对比较特殊，对其实施控制也就尤为重要。结合微电网技术的创新性与实用性来讲，对其运行进行控制的最根本目的，就是借助有效的控制方法与策略，尽可能的提升微电网运行的可靠性。本文从宏观角度出发，以逆变电源控制为例，简单探讨了微电网的控制策略，全文阐述侧重于原理分析，相关细节还有待补充。

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