淺談微電網的運行及控制策略

張祥坤

中圖分類號：F270 文獻標識：A 文章編號：1674-1145（2016）06-000-02

摘 要 出于緩解資源供需矛盾、減輕環境污染的考慮，近年來國家格外重視發展新能源。此舉推動了微電網的發展，相關技術也有了明顯進步。在此種情況下，為了使微電網更好的服務于社會發展，有必要對其運行特點及控制方法進行探討。本文結合微電網發展現狀，從宏觀角度出發，簡要分析了其運行與控制中的相關問題，并著重對逆變電源的控制路徑作了闡述。

關鍵詞 微電網 運行 控制策略

微電網是在新能源大受歡迎的背景下發展起來的，對于緩解當前社會主要資源的供需矛盾有著重要的積極意義。簡單來講，微電網可以看作是服務于我國經濟發展與能源事業的新興技術，具有可靠性高、靈活性強等優勢，是推動經濟可持續發展的重要力量之一。因而，在此種技術得到越來越多關注的同時，有必要對其運行及控制進行探究。

一、微電網運行及控制策略

（一）關于微電網及其運行

微電網這個概念最早由美國提出，長久以來圍繞其進行的研究認為其具有較高的可靠性和突出的經濟效益。所謂的微電網，其實指的就是一套系統，其主要構成部分為分布式電源及負荷，其中，電源能夠在實現能量轉換的同時提供控制，特點在于可兼顧電、熱能供應。相對來講，微電網相當于一個受控單元，其優勢在于能夠在保證電能質量的同時，兼顧安全，其運行方式主要有兩種，其一為孤島運行，其二為并網運行。

實際上，自微電網被提出之后，相關的研究就已經開始，截至目前已經取得了很多重要成果，就研究方向與側重點來講，國外目前對其的研究大多是圍繞其規劃、相關影響等方面展開，而國內對其的研究起步較晚，當前尚處于仿真研究階段。我國對微電網進行的研究認為，其可以借助分布式電源實現能源供應，是一種相對特殊的電網，且其電源可以借助電子器件實現能量轉換，之后并聯接在用戶側，這樣就可以在保證電能質量的基礎上，盡可能的提升供電安全程度。站在用戶的角度來講，微電網除了可以使供電更加穩定與可靠之外，還有助于減小線損、維持正常電壓、滿足個性需要、充分利用余熱。相較于傳統電網，微電網具有更多的優勢，但同時其運行過程中需要考慮的問題也更多。由于運行特性相對特殊，因此，要想保證其運行過程的穩定性與可靠性，就必須結合其運行方式做好控制。微電網運行受逆變電源的影響很大，因此，出于提升運行可靠性的考慮，就必須將逆變電源的控制作為重點，采取有效的控制策略，本文僅就這一方面進行了探討。

（二）控制方法

結合微電網的運行特點來講，無論是其DG類型，還是其負荷特性，都非常特殊，所以，要想保證其穩定運行，第一點就是要確保實現逆變電源的有效控制。在這方面，本文認為可行的控制方法主要有下述三種。

1.恒功率法。此種控制方法簡稱為PQ法，其以雙環控制為基礎，內、外環依次為PI控制環、功率環，其中，前者的功能在于借助電流跟蹤確定參考電壓，并輸出調制信號；后者的功能則主要體現在確保基準功率方面。相關研究結果表明，此種方式在并網運行模式下具有較好的控制效果。采用PQ法控制逆變電源時，大電網是微電網電壓擾動及負荷波動的主要承擔者，DG的調節基礎是電壓及頻率，無需考慮電壓、頻率的調節，確保逆變器根據參考值輸出功率即可。在此種模式下，DG的功能僅限于吸收或者發出功率，故其能夠防止DG因參與電壓調節對電力系統產生不利影響。

2.恒壓恒頻法。此種控制方式也被稱為V/F法，在孤島運行模式中有著較好的控制效果。借助此種方法控制逆變電源時，主控電源由大于等于一個的DG充當，功能在于提供參考值，為電壓始終與頻率保持同步提供保障。此種控制辦法本質上是保證逆變器不會因為電源輸出功率的改變而出現輸出頻率及電壓幅值的變化。考慮到孤島容量并非無限的問題，在功率缺額的時候，要想使重要負荷免受影響，就需要將次要負荷及時切除。因而，此種控制辦法屬于典型的動態控制，其可以借助及時響應為電壓穩定提供保障。

3.下垂法。此種方法簡稱為Droop法，經常被用于多并聯運行模式下，控制成效顯著。在并聯模式下，逆變電源借助輸出幅值及輸出頻率的調整，可以達到合理分配功率的目的。在功率承擔方面，具體承擔多大的功率主要取決于下垂斜率，一般規律是斜率越大，其承擔功率越小，反之則越大。所以，借助下垂控制可達到調整負載功率的目的，但穩態指標卻會受到一定的影響。因而，Droop法本質上就是一種借助下垂控制獲取反饋值并進行反相微調來優化功率分配的控制辦法。需要注意的問題是，盡管從理論上來講下垂斜率可以借助控制達到最小，但是在實踐中卻往往會因為受限于硬件和控制精度而不得不折中，也就是說，最終的下垂斜率是折中之后的取值。

（三）控制策略

一般來說，對逆變電源進行的控制，通常借由下述兩項策略來實現。

1.主從控制。在此種類型的控制模式下，DG具有各不相同的功能和控制辦法，主控源通常由大于等于1個的DG來充當，借助電氣量檢測，并結合電網實際的運行狀況確定調節辦法，借助通信線路進行DG輸出控制，最終實現微電網的有效控制，適用于孤島運行模式。在并網模式下，微電網具有相對較小的容量，無需實施頻率調節，控制要點需放在輸出功率上，因而DG控制可采用PQ法。在孤島運行模式下，對主控單元實施的控制應借由V/F法實現，以保證頻率恒定。此種控制策略最明顯的特點就在于DG的主、從關系，這也是實現有效控制的前提。

2.對等控制。借助此種辦法控制逆變電源時，其中的DG關系是平等的，并沒有從、屬之分，其以即插即用思想和對等控制的相關理論為支撐，由于DG控制模式均是預先設定好的，所以，它們在參與調節的時候，系統電壓不會受到過大的影響，頻率也可以始終維持在穩定狀態。此種控制策略的特點在于其可以借助“分別并聯結合控制算法”的方式，來實現自動調節，不再需要通信的輔助。因而，其優勢就體現在個別DG故障不會對系統及正常運行單位產生明顯影響，即系統運行免受個別DG故障的干擾，不僅系統運行會更加可靠，未來實施擴容也更加便利，符合可持續發展的理念。

二、結語

綜上所述，微電網的運行會受到以逆變電源為代表的諸多因素的影響，再加上其運行過程相對比較特殊，對其實施控制也就尤為重要。結合微電網技術的創新性與實用性來講，對其運行進行控制的最根本目的，就是借助有效的控制方法與策略，盡可能的提升微電網運行的可靠性。本文從宏觀角度出發，以逆變電源控制為例，簡單探討了微電網的控制策略，全文闡述側重于原理分析，相關細節還有待補充。

參考文獻：

[1] 李朝東，宋蕙慧，曲延濱，金學萬.孤島運行方式下微電網儲能系統能量成型控制策略[J].電力自動化設備，2014.10.

[2] 劉夢璇，郭力，王成山，趙波，張雪松，劉云.風光柴儲孤立微電網系統協調運行控制策略設計[J].電力系統自動化，2012.15.

[3] 王勁松，唐成虹，陳娜，譚闊，毛俊喜.基于運行模式自識別的微電網并離網平滑切換控制策略[J].電力系統自動化，2015.09.

[4] 章健，梅彥，賀興，艾芊.新一代智能電網的管理——多微電網的網絡架構、運行模式及控制策略研究[J].電器與能效管理技術，2015.18.

[5] 王小瑞，馬皓，張堯.微電網三相逆變器網絡控制并聯運行策略及信號時延分析[J].太陽能學報，2015.07.