新能源電網中微電源并網控制對策

張翔

【摘要】：微電網作為當前環境中電力系統的發展方向，受到了各界廣泛關注。微電網在運行狀態中，對逆變器的控制提出了較高要求，為了保障電能質量達標，技術人員需要保障頻率、電壓值被控制在合理范圍中，因此有效解決并聯組網問題，對微電網的發展具有重要意義。

【關鍵詞】：新能源電網；微電源；并網控制

引言

人們的日常生活或者工業的生產都離不開能源，能源在社會的發展中具有至關重要的作用。近年來，隨著經濟的快速發展，對能源的需求量正在不斷增加，尤其是化石燃料。然而，大量使用化石燃料不僅給當地的環境帶來了威脅，而且導致傳統能源趨向枯竭。為了解決這些負面問題，各國政府都積極對能源進行了調整，重視微電源的開發和利用，常見的微電源包括風力發電、光伏發電、微電池發電等，與傳統電源相比，微電源具有污染小、安裝成本低、運行費用低等，且由于微電源大部分都位于負荷附近，這種近距離的供電模式使得電能在輸電線路上的損耗降低。

1、微電網的基本結構

微電網的構成要素包括：控制系統、儲能裝置、電力負荷等，電力電子作為電網和微電源的接口，能夠保障系統正常運行。為了保障電力負荷中的電能發揮作用，微電網的運行模式通常為：單獨運行、并網運行。當電能質量不符合系統規范時，微電網能夠及時啟動獨立運行狀態。微電網呈放射狀，通過外部電網與靜態開關相連接。微電網系統被靜態開關劃分為兩個模塊：饋線在連接過程中設置了微電源，支持本地供電。當電網發生故障后，電網將進入獨立運行狀態；當非敏感負荷和饋線相連后，電網能夠承載這些部件的運行。由于微電網配置中設有潮流控制器、能量管理器，因此技術人員能夠對微電網進行科學控制。當負荷出現變化后，潮流控制器會參照電壓情況、頻率值進行潮流參數調整工作，對微電源的功率進行合理的減少、增加，可以達到整個微電網系統的平衡效果。

2、微電源定義及分類

所謂的微電源就是指微電網中的逆變器、分布式電源及儲能裝置，其大致可以分為以下兩類：第一類，傳統的電機，如小型柴油發電、水力發電、潮汐和生物能發電。第二類是與電網直接相連的電力電子型電源，同時也叫做逆變電源。將逆變電源進行細分又可以分為以下類別：①燃料電池、飛輪儲能、儲蓄電池等直流電源；②小型燃氣輪機、小型風力發電等高頻交流電源，這種電源通過整流、逆變轉化為交流。由于第二類電源在微電網中具有明顯的優勢，因此未來的逆變電源將會發展的十分迅速，與常規電源相比，它的電壓調整和控制方式比較特殊，因此需要制定相應的控制策略，來實現大規模微電源并入電網。

3、新能源電網中微電源并網控制對策

3.1控制策略綜述

①電壓的要求。根據GB/T20046-2006規定，對不同電壓情況下，對應的響應時間做了規定，當電壓小于0.5額定電壓時，最大分閘時間為0.1s，當電壓處在0.85和0.5倍的額定電壓時，最大分閘時間為2s。②頻率的控制。根據Q/GDW480-2010的規定，微電源需要與相連的電網頻率一致，允許偏離正常頻率0.5Hz，一旦發生頻率越線的情況，需要在0.2s內進行切除操作。③諧波和波形畸變控制。根據GB/T19939-2015的規定輸出波形總的諧波失真度不得高于5%，其中對具體的諧波類型失真度做了詳細規定，如3～9次的奇次諧波，畸變量不得高于4%，2～8次的偶次諧波，波形畸變量不得高于1%

3.2V/f控制

微電網是由微電源構成的，性質為逆變電源并聯系統。通過參考功率的傳輸特點，某些科研人員在研究逆變電源并聯系統時，常常借助傳統發電機，來控制無線并聯系統。主要原理為：逆變單元通過輸出功率后，按照下垂特性，獲取對應的指令值，經過反相微調后，能夠科學分配無功、有功功率。呈現方式為：在逆變電源系統中，當輸出阻抗具備感興特征時，一旦逆變電源輸出有功功率值上升后，對應的輸出頻率將減少；當逆變電源輸出功率低時，有功功率輸出值將提高。即：當無功功率數值低時，操作人員可以通過提高電壓幅值的方式，使無功功率輸出值增大；反之，無功功率值高時，操作人員可以減小電壓幅值，使輸出的無功功率數值被降低。另外，對于輸出阻抗而言，當逆變電源系統以阻性為主時，頻率、無功功率具有聯系性、電壓幅值與有功功率具有密聯系性，操作人員設定功率值的方式與上述內容相反。值得注意的是，當逆變電源的輸出阻抗方式與輸出量具有密切聯系，從控制過程的層面來考量，單元輸出功率少時，其輸出的途徑為電壓—頻率。對于某些輸出功率多的單元而言，其輸出率會不斷降低，該數據參數會自動調節，隨后傳輸至最低環流點。為了輸出對應的功率，微電源需要結合實際情況改變其電壓值或頻率值，v/f方式不僅使微電源達到了共享效果，而且提高了系統運行的可靠性。

3.3PQ控制

在PQ的控制過程中，當系統啟動后，操作人員需要提前在微電源中設置預訂數值，即：無功、有功功率。在對控制系統進行設計時，外部應結合系統的實際情況設置對應的功率參考值，并根據坐標及時改變參考軸，隨后逆變器將輸出電壓值。此時電壓值的控制主體又可被分為：無功、有功分量。在并網狀態下，PQ控制方式能夠正常運行，一旦微電網進入獨立運行狀態后，該模式的微電源將出現缺額問題，導致系統無法正常工作。在PQ控制模式中，電流環的優勢為，科學控制功率值，因此設計人員在設計電流調節器時，需要提前完成軸的分量配備工作。

結語

綜上所述，微電源在提高供電安全性能的基礎上，能夠滿足用戶的多樣化需求。微電網不僅可以獨立運行，而且可以并網運行。在微電網的獨立運行模式中，技術人員需要結合實際情況，設置科學的參數值，對儲能裝置、微電源的逆變器進行優化控制，從而充分發揮微電源的優勢。

【參考文獻】：

[1]錢科軍，袁野，周承科.分布式發電對配電網可靠性的影響研究[J].電網技術，2012，32（11）：74～78.

[2]王成山，王守相.分布式發電供能系統若干問題研究[J].電力系統自動化，2013，32（20）：1～4.

[3]張麗，徐玉琴，王增平，等.包含分布式電源的配電網無功優化[J].電工技術學報，2015，26（3）：168～174.