風光儲微電網并網聯絡線功率控制策略

成龍

（酒泉鋼鐵集團宏晟電熱公司電力調度中心，甘肅嘉峪關 735100）

前言

風光儲微電網并網聯絡線功率控制策略，已經成為電網企業的重要研究內容，這樣的研究特點使得相關工作人員在風光儲微電網并網聯絡線功率控制的過程中，需要對新型的風光儲微電網方式和功率控制模式進行探究和創新，增強風光儲微電網并網聯絡線功率控制的整體水平。此次研究的內容和提出的策略對豐富風光儲微電網并網聯絡線功率控制的改革內容和改革方式具有一定意義。

1 系統總體結構

風光儲微電網并網聯絡線系統主要涵蓋了雙饋風力發電并網聯絡線系統和光伏發電并網聯絡線系統，以及通過蓄電池構建形成的功率控制儲能系統。雙饋風力發電機使用直接連接的方式與交流側向負荷以及風光儲電網實際輸送功率進行連接。風光儲的管控系統主要涵蓋了上層的運行管理系統和底層位置的電源以及蓄電池系統[1]。運行管理系統被視為上層區域的管控方式，主要進行分布式電源以及儲能調控和管控。經過風光儲微電網進行數據整合和計量，可以選用比較合適的電網運轉方式，并開展與之對應的切換方式以及管控信號的輸出模式。

1.1 光伏控制模式

風光儲微電網的光伏陣列在管控系統通常具備兩類模式，主要涵蓋了功率最大化跟蹤管控和恒定功率管控。光伏陣列的功率最大化控制器，即可以在具有一定光照強度的狀態下，光伏陣列的電池在電壓Umpp的狀態下輸出的最大化功率Pmpp，因此在使用逆變器進行光伏直流型母線電壓開展管控時，可以使其與最大化功率點的電壓Umpp維持在相等狀態下，能夠有效地管控光伏陣列在最大化功率的實際情況[2]。

恒定功率管控使用電壓與電流雙閉環的管控方式，即可以基本實現光伏輸出有功型功率和無功型功率的解耦管控。有功型以及無功型功率在參考值上限通常需要借助上層管控進行供給，有功型功率的變動并不會直接造成無功型功率的變化。

1.2 風電管控模式

雙饋型風力發電機管控使用變槳距實時變速、恒定頻率進行風力發電的管控系統，該管控系統通常涵蓋了最大化的風能追蹤管控和變槳距管控。最大化風能追蹤管控器在風速不變的情況下，風力機在實現控制器的最大化功率輸出時，與之對應的發電機即可以直接輸出最大化功率Pwmax，管控器可以使用最大化功率的量值進行參考而對雙饋型發電機開展功率閉環型管控，基本上可以實現風力發電機的最大化風能追蹤運轉。

因為控制器的管控目標實際上是借助調節槳距角β 來管控、調整功率的恒定式輸出。相關工作人員經過收集現如今發電機的實際輸出功率Pw與已給定功率Pw開展對比，其產生的誤差即可以借助PI 直接流入變槳距機構生產所需使用的β′，風機槳的距角也會出現與之對應的變化，將會使控制器的實際輸出功率維持在給定值Pw上[3]。

2 風光儲微電網運行管理系統

2.1 系統輸出有功型功率的期望值計算

在進行系統輸出有功型功率的期望值計算時，相關工作人員需要全面地考慮控制器的實際運轉狀況，主要涵蓋了風速情況、光照強度大小、蓄電池的實際狀態以及系統輸出的有功型功率產生的期望值。此文的管控目標實質上是借助風光儲微電網內的電源分布狀況開展協調型管控，使風光儲混合型微電網實際輸出的有功型功率維持在恒定不變的狀態。相關工作人員即可以結合風光儲微電網的實際運行的變化情況開展風光儲微電網實際運行狀態的調換，從而保證整個運行管理系統的實際輸出功率處于恒定、不變的狀態。

2.2 系統運行狀態及切換

根據風光儲微電網的管控目標以及風光儲微電網系統的正常運轉模式，工作人員編制出一套與之對應的風光儲微電網狀態調整策略，如果將其中光伏運行的制約值設置為10 kW，在光伏出力不大于10 kW的區間內，光伏需要進行關閉處理。

風電工程需要運行在準許風速的區間范圍內，在實際風速低于最小的切入風速值Vmin時，風機方會真正地中止運轉。在運行管理系統中存在4個比較典型的運行狀態，蓄電池處于充電狀態還是放電狀態，主要取決于蓄電池本身的電量以及風電、光伏的實際出力P與Pv和風光儲微電網運行管理系統中輸出的有功型功率產生的期望值Pgi間的聯系，基本原則是在風光儲微電網運行管理系統出力比較充足的狀態下，蓄電池需要盡量將多余的電量保存在蓄電池內部[4]。

這種運行狀態的調整實際上并未充分考慮到光照實際強度的影響，因為夜間光照強度較低以及在實際風速并未達到最低水平的風速切入點時，兩種比較極端的狀況在同一時間出現，相關工作人員需要比較全面地考慮風光儲微電網在當前階段中所具有的互補效果。

3 風光儲微電網系統仿真及結果分析

3.1 系統仿真參數及條件

因為考慮到光照強度實際上具有隨機變動的性質，工作人員需要選擇一些比較典型的光照強度曲線，在1 s以內的實際光照強度基本為零，在1 s到1.5 s 之間所具有的實際光照強度將逐漸上升，但是依舊并未達到相關條件。在1.5 s 到3 s 的區間范圍內，光照的變化更加強烈，在3.2 s 的時候已經基本達到了峰值，在3.2 s到4.5 s的區間內光照強度已經開始漸漸地降低至最小化的出力條件。

3.2 仿真結果分析

如果相關工作人員將仿真時間直接設定在6 s左右，仿真分析的過程需要借助風光儲微電網運行管理系統并結合與之對應的實際工程完成程度進行狀態調整處理。仿真分析中的管控目標為了保證風光儲微電網運行管理系統實際輸出的有功型功率達到期望值，電網總輸出無功型功率達到零，需要在6 s 內將風光儲微電網運行管理系統的各個分布式電源的狀態、電網儲能狀態、運行管理系統輸出有功型功率期望值進行管控。

經過研究分析可知，風光儲微電網運行管理系統在0 s 到1.5 s 之間，因為實際光照強度比較低，并未達到風光儲微電網的出力條件，因此光伏在關閉的狀態下。在這個時間內風的速度將會降低，風電出力遠低于期望值，這時風電運行裝置在最大化功率的跟蹤狀態下，蓄電池的放電裝置使風光儲微電網運行管理系統的實際輸出功率基本穩定地處于在期望值內。

在1 s 到1.7 s 的區間范圍內，光伏已經基本達到了風電出力條件，但是因為風電出力以及光伏出力的總值依舊低于期望值，風電和光伏在實際運行過程中均出現了最大化功率的跟蹤狀態，蓄電池會在這一狀態下參與放電操作，風電、光伏、蓄電池的計算總值即可以穩定地處于期望值區間內。

在1.7 s 到3.4 s 時，風速已經開始逐漸下降，風電在運行的過程中可以保持在最大化功率的狀態下，因為此時的光照強度處于不斷提升的狀態，風電和光伏的實際出力值已經遠遠超出了期望值，因此工作人員需要在這一階段對光伏開展恒定功率的輸出管控，因為此時風電以及光伏已經可以使運行管理系統的實際輸出功率穩定地處于期望值區間內，光伏即可以將多余的功率直接存儲到蓄電池之中。

在3.4 s 到4 s 的區間內，風速已經和實際光照強度都處于量值較大的范圍，這時的風電和光伏都運行在恒定功率的實際輸出狀態中，風電和光伏的總值可以使運行管理系統的實際輸出功率平穩地處于期望值范圍內，光伏可以將多余的功率直接充進蓄電池之中。

在4 s 到4.2 s 的區間范圍內，風速基本上處于數值較高的狀態，實際光照強度將不斷減少，因為風電實際出力比較高，光伏將會以最大化功率的輸出方式進行輸出，使運行管理系統的實際輸出功率遠遠大于期望值。這時的光伏在運行過程中處于恒定功率的輸出情況下，風電和光伏的總值即可以使運行管理系統實際輸出功率處于期望值的范圍內，光伏可以直接將多余的電功率轉移至蓄電池之中。

在4.2 s到4.5 s的區間內，因為此時的實際光照強度已經降低到比較低的水平，因為風電和光伏的實際出力遠低于期望值，風電和光伏在運行狀態下已經處于在最大化功率的跟蹤狀態中，蓄電池能夠參與放電，三者合力可以使運行管理系統的實際輸出功率平穩地處于期望值范圍內。

在4.5 s到4.8 s的區間范圍內，因為實際光照強度相對比較低，光伏并未達到可出力的條件，光伏將會自動關閉并直接退出運行模式，風電運行處于最大化功率跟蹤的狀態，但因為這時的風電實際出力低于期望值，因此蓄電池將會參與正常運行的放電中，風電將與蓄電池一起計算，可以使運行管理系統的實際輸出功率處于期望值之內。

在4.8 s 到6 s 的區間內，光伏已經處于關閉的狀態，因為這時的風速相對比較高，風電出力將遠遠高于期望值，因此風電運行處于功率進行輸出的狀態下，風電即可直接使運行管理系統的實際輸出功率穩居在期望值范圍內。

在整個風光儲微電網的仿真操作期間，在低于已給定功率值的狀態下，風電系統在運轉時基本處于最大化功率跟蹤的狀態，會在最大限度內進行發電操作。在總值可以達到已給定的功率值時，相關工作人員可以使用恒定的功率進行管控，風電的實際輸出功率將會保持在已給定的數值內。在仿真處理的全過程中，無功型功率的實際輸出值基本上均為零，進一步實現了有功型功率和無功型功率的解耦管控。

4 實際應用與效果

應用案例：某企業位于河西走廊，號稱風電走廊，該地域東起烏鞘嶺,西至古玉門關，北部是龍首山，南部為祁連山，中間地帶狹長，形成峽谷效應，風速大，且有充足的太陽能資源。依托某光伏企業對風光儲微電網并網聯絡線功率控制策略進行可行性研究及實際應用控制，改進風光儲微電網并網聯絡線功率控制策略，有效地降低了棄風棄光率，進一步增加了該企業年發電率。

5 結束語

通過文章的分析和研究得知，風光儲微電網并網聯絡線功率控制策略是推動電網企業全面發展的有效手段要。研究主要圍繞電網并網聯絡線功率控制，注重風光儲微電網并網聯絡線的功率控制才能更好地提升電網企業的綜合水平，這對風光儲微電網并網聯絡線功率的控制策略研究具有重要的意義。在我國電網事業不斷發展下，將會出現多樣化的微電網并網方法和更為有效的功率控制模式，作為電網企業的工作人員，應重視自身功率控制能力的提升，進而為電網企業提供優質的功率控制服務。