微電網(wǎng)穩(wěn)定性的研究

高昕　束漢檳

【摘 要】微電網(wǎng)是指由多種分布式發(fā)電（DG）及負(fù)荷按照一定拓?fù)浣M成，通過并網(wǎng)開關(guān)和主網(wǎng)相連的小型供電網(wǎng)絡(luò)。其中微電網(wǎng)的穩(wěn)定性控制是最核心的問題，本文對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】微電網(wǎng)；分布式發(fā)電；穩(wěn)定性；并網(wǎng)開關(guān)

0 引言

自工業(yè)革命以來，人類對(duì)化石燃料有著過度的依賴，畢竟化石燃料的儲(chǔ)存是有限的，有報(bào)告預(yù)測(cè)，現(xiàn)有的石油和天然氣儲(chǔ)備量將在50年內(nèi)耗盡，煤的使用也只能維持120年。面對(duì)需求越來越多的能源問題，在能源危機(jī)和環(huán)境污染日益加劇的嚴(yán)峻形勢(shì)下，國內(nèi)外的許多學(xué)者幵始廣泛研究基于太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、燃料電池等可再生能源和清潔能源的分布式發(fā)電技術(shù)。盡管分布式電源有很大的優(yōu)點(diǎn)，但是和大電網(wǎng)相比，它仍是屬于不可控的，所以它也常常被大電網(wǎng)限制或者隔離。為了平衡大電網(wǎng)和分布式電源的矛盾，微電網(wǎng)的概念被相應(yīng)的提了出來。

1 分布式發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，我國集中式供電網(wǎng)規(guī)模迅速膨脹。這種發(fā)展所帶來的安全性問題不容忽視，2008年初雪災(zāi)中出現(xiàn)的電力系統(tǒng)事故充分暴露了集中式供電網(wǎng)潛在的安全隱患。另外，由于各地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡，對(duì)于廣大經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)的農(nóng)村地區(qū)來說，特別是農(nóng)牧地區(qū)和偏遠(yuǎn)山區(qū)，要形成一定規(guī)模的、強(qiáng)大的集中式供電網(wǎng)需要巨大的資金投入，所需的時(shí)間也很長。因此，能源供應(yīng)嚴(yán)重制約著這些地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而分布式發(fā)電技術(shù)則剛好可以彌補(bǔ)這一不足之處。在我國西北部廣大農(nóng)村地區(qū)風(fēng)力資源十分豐富，風(fēng)力發(fā)電應(yīng)用速度迅猛，除自用外，還可送往其他地區(qū)，這種無污染綠色能源還可以減輕當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境污染。分布式發(fā)電系統(tǒng)中的可再生能源除風(fēng)力發(fā)電外，還有很多其他的發(fā)電方式。在我國城鎮(zhèn)，分布式發(fā)電技術(shù)作為集中供電方式技術(shù)不可或缺的重要補(bǔ)充，將成為我國未來能源領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展方向。

2 微電網(wǎng)的基本組成

3 分布式發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析

分布式供電系統(tǒng)是由許多個(gè)子系統(tǒng)組成的，由于子系統(tǒng)通常情況下都是基于它本身的要求來設(shè)計(jì)的，當(dāng)不同的子系統(tǒng)聯(lián)級(jí)的時(shí)候，系統(tǒng)就有可能性能下降，甚至不穩(wěn)定。

對(duì)于系統(tǒng)穩(wěn)定性判定方法可以采用的是阻抗分析法，即分別測(cè)量電源模塊的輸出阻抗ZO（s）和負(fù)載模塊的輸入阻抗Zi（s），再計(jì)算兩個(gè)阻抗的比值。如果小環(huán)路增益Tm=ZO（s）/Zi（s）滿足奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)，即滿足丨ZO（s）/Zi（s）丨<1，那么系統(tǒng)就是穩(wěn)定的；假如不滿足上述條件，系統(tǒng)就不具有足夠的穩(wěn)定裕量。如果在設(shè)計(jì)的時(shí)候能夠滿足阻抗規(guī)范說明，就可以大大減小系統(tǒng)聯(lián)級(jí)時(shí)性能下降甚至不穩(wěn)定的情況發(fā)生。對(duì)于圖2所示的直流母線分布式供電系統(tǒng)而言，所設(shè)計(jì)的負(fù)載系統(tǒng)是由多個(gè)子模塊組成的，如果只對(duì)整體系統(tǒng)的阻抗Zi進(jìn)行規(guī)范是不夠的，并不能系統(tǒng)是穩(wěn)定的。這樣的情況要對(duì)每個(gè)模塊的Zin分別進(jìn)行規(guī)范，才有可能保證整體系統(tǒng)有足夠的穩(wěn)定裕量。

4 小結(jié)

本文對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，穩(wěn)定性在系統(tǒng)的運(yùn)行中有著非常重要的作用，它直接關(guān)乎到系統(tǒng)的安全和質(zhì)量問題。在系統(tǒng)的穩(wěn)定性方面方面還需要做進(jìn)一步的改進(jìn)，像微電網(wǎng)的多采用的電力電子接口導(dǎo)致系統(tǒng)慣量比較小，容易擾動(dòng)而產(chǎn)生動(dòng)彈，在以后的研究中也仍將重點(diǎn)在這方面。

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]