含分布式電源和儲能裝置的微電網控制技術分析

[摘要]隨著社會的進步，社會經濟和工業生產的快速發展，電力需求量越來越大，使得傳統的電力行業也得到相應的發展。電力行業的發展不僅僅局限于大型發電系統的改善。對于小型發電系統而言，主要變換體現為，小型發電系統逐漸轉變為大容量、超高壓交直流輸電線、遠距離、跨省跨國的復雜性的互聯電路系統。為了改善環境問題和節能問題，同時避免大電網的弊端，微電網的研發和普及是電網系統研究的首要任務。

[關鍵詞]分布式電源；儲能裝置；微電網控制技術

引言

微電網是一種由多種類分布式電源、負荷、儲能、保護裝置和控制檢測裝置所組成的系統，其運行方式非常靈活，能夠支持孤島模式、并網模式的運行，并且還能夠通過靜態開關在兩種模式之間隨意切換，能夠給用戶提供熱和電。微電網具備經濟、交互、靈活、獨立的特點，是一種全新的供電方式。本文主要對含分布式電源和儲能裝置的微電網控制技術進行分析，幫助電網得到更好的發展。

1.微電網中的分布式電源

微電網當中的分布式電源主要為：光伏發電系統、風力發電系統、燃料電池發電系統、微型燃氣輪機發電系統[1-2]。

光伏發電系統：這種系統主要是通過半導體界面的光生伏打效應將太陽能轉換為電能，這類發電系統當中，光伏電池是光伏發電的關鍵部件；風力發電系統：風力發電是利用可再生能源的另一種發電形式。風力發電系統主要是由控制系統、調節系統、變流裝置、發電機、傳動系統和葉輪所組成，葉輪能夠將空氣的流動動能轉換為機械動能，發電機主要是將電能通過變流裝置轉換為電網所需要的工頻交流電，調節系統主要包括制動和保護系統、液壓傳動機構、變槳距系統和偏航系統；燃料電池發電系統：燃料電池是一種能夠在常溫下進行化學反應，將燃料化學能轉換為直流電過程的裝置，主要是將燃料持續不斷的供給到陽極室，氧氣則持續的供給給陰極室，經過電池表面的催化物作用發生電化學反應，電子通過外電路形成轉移，進而形成工頻所需要的電流；微型燃氣輪機發電系統：微型燃氣輪機是近幾年才普及的小型熱力發電機，其最大功率為300KW，主要是以柴油、汽油、天然氣作為燃料，整個系統主要是由功率轉換及控制、發電機、熱交換器、回熱器、燃燒室、空氣壓縮機和透平所組成。微型燃氣輪機主要的發電形式是采用回熱循環，利用透平排除氣通向回熱器中用來預熱高壓空氣，預熱后的空氣在進入到燃燒室和燃料共同進行燃燒，最終將燃燒的熱點轉換為電能。

2.微電網的控制

2.1微電網能源的控制

傳統的電網當中，電源通過其他旋轉設備或同步電機與大電網直接相連，電機需要調節和控制頻率控制和電網電壓[3]。但是在微電網當中，因為分布式電源的形式和傳統的電網不同，微電網電源需要通過AC/DC/AC或DC/AC的電力電子借口與電網相連。無論是任務形式產生直流電的微電網電源，都是通過將電網和變流器相連接。

當前主要的控制器可以分為以下幾種：1、PQ控制：這類控制器主要是保障微電網電源穩定按照參考指令值輸出無功和有功，進而有效的控制電流的電壓源逆變器；2、V/F控制：這類控制器的主要用于孤島模式或獨立運行的頻率和電壓的調節中。在大電網出現故障或維修的過程中，因為電網的頻率很難保持穩定，微電網電源的控制信息將不能給予本地鎖相環PLL采用到的頻率和信號進行控制，而是通過一個虛擬鎖相環和預先設置的電壓參考值進行調節和控制；3、下垂控制：下垂控制主要用于非間歇性微源，在微電網在孤島運行的過程中常常充當電壓源的角色。和V/F的控制方式較為相似，下垂控制也能夠穩定微電網的電壓頻率。

2.2微電網能源的控制方法

微電網的運行模式無論是孤島模式還是并網模式，都需要對其中每一個分布式電源進行必要的控制，以此來使頻率和電壓控制在一定的范圍之內。特別是孤島運行，分布式電源不能從電網當中獲取頻率和電壓值作為參考，其控制難度更高。當前的微電網控制主要分為兩種。對等控制和主從控制。

對等控制主要是針對即插即用形式的微電網的控制方式。這種控制方式，能夠使微電網的電源都能夠進行有效的下垂控制，保證電壓和頻率的穩定，并且再接入一個或去掉一個微電網電源都不會對其他電源或微電網造成影響。對等控制是微電網電源當中能夠自動調節性的控制過程；主從控制的控制會針對每個微電網電源的特點采用不同的控制方式，并使其具備特殊的功能。該種控制方式會選取幾個或一個電源作為主電源，用來檢查電網當中的各種電氣量，然后根據電網的實際狀況使用針對性的調節方式，通過通信電路來控制其他“從”電源，使微電網的電壓和頻率穩定在額定值范圍之內。

3.總結

近年來，我國也加大了對智能電網的重視，并大力推進微電網技術和分布式發電技術，給用戶帶來巨大的環境效益和經濟利益。但是隨著分布式發電穿透功率逐漸提升，對其他電網的影響也越加明顯，大量的分布式發電技術接入到電網當中，對電網的維護和調節工作也帶來巨大的挑戰。對此，就需要相關研究人員或部門加大對微電網的研究，提高微電網的穩定性。

參考文獻

[1]歐陽永忠.基于EMTDC的超級電容器建模研究[J].湖北工業大學學報，2014，18（4）：9-11.

[2]蘭明乾.微網中的多元復合儲能技術[J].電力系統自動化，2013，35（4）：190-192.

[3]朱愛英，田越.用于風電場功率控制的飛輪儲能系統仿真研究[J].電網與清潔能源，2013，11（4）：11_13.

作者簡介

姓名：姜軍，出生年月：1978年10月，性別：男，籍貫：黑龍江，最高學歷：工程碩士，目前職稱：中級，主要研究方向：電力、自動化、信息化。