微电网控制研究综述

巩赞超　鞠振河

摘 要：随着智能电网的普及和应用，电力体系是否稳当和安全也引起人们深思，这时微电网技术应运而生，有效的完善了大电网体系。本文基于对微电网的综合讲解，细致的解释了微电网的运行控制、提出了三种对微电网的控制方式、剖析了在孤网运行与联网运行两种情况下的控制方式，且指出了研究微电网时可能出现的疑惑和问题，更大胆展望了微电网研究的未来发展方向。

关键词：微电网；联网运行；孤网运行；微网控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.160

1 微网的定义和组成元素

微网是一种小型分散化、模块式的供能网络，依靠分布式发电技术，主要运用于一些小型电站和一些分散型资源，由能源梯级利用技术与结合终端用户电能质量管理组成。同时它也是组成智能电网的关键部分，不仅可以使负荷与内部电源协调运作，而且主电网还能对其调整控制，使之完美接入或实现自主工作，从而达到客户要求的电能质量、安全性以及可靠性[1]。概括的讲，微网是一种结合了分布式电源、可控负荷和储能系统等的分布式发电系统。它的分布式电源包含：光伏、小规模风电、水电、生物质、CHP等，电能储蓄指飞轮、储能电池、压缩空气及超级电容器等，热能储蓄还能改变负荷曲线等。

在实际的应用中，微网负责的是配电网的中低压测，因为它有操作简单、容易接入等优点，但是它也有很多不足，比如说：偶尔扰乱周围用户、内部问题停止工作、难以综合完善能源等，这不仅加深了电网的协调难度，也限制了微电网前进的脚步。它有两类运行模式，分别是孤网运行与联网运行，而后者又包含独立和并网这两情况。如果是并网的运行模式，那么大部分是和低、中压配电网一起工作，相互依存，完成能量的相互转化。万一外部电网出现问题，立即能变成单独工作状态，实现对微电网的继续供电，完成两种工作模式的完美转变[2]。在偏远地区或者海岛等地区，我们可以使用独立型微电网，这种微电网不与常规电网对接，而是凭它自己的分布式能源来提供给微电网它需要的负荷量。如果网内还有可再生分布式能源时，大部分都要用到配置储能体系来维护负荷和电源的功率平衡，这样也能让再生能源的作用得到充分发挥。

2 微网控制的重要途径

研究微电网的时候，很重要的一步就是对微电网的运行控制。其最低要求包括[3]：可以平衡微电网的负荷及发电出力；接入其它微电源时对原有微电网体系不会产生影响；可以自主调节系统不平衡及电压跌落；可以在联网模式及孤网模式之间进行无缝转化等。

当下有三种微电网的控制途径：一种是以“对等”定义及电力电子技术“即插即用”为基础的控制途径[4]。这是利用发电机的下垂特征让每个机组都承受其不平衡的功率动态，此方法不复杂却十分可靠，很容易完成。一种是以多代理技术为基础的运行控制，这是借鉴的计算机研究中的多代理技术，利用代理自发、自主性等特征来达到微电网分散控制的目标。剩下一种是以能力管理体系为基础的运行控制[5]，利用不一样的控制板块进行无功及有功的控制，力求达到微电网多种控制的目标。因为微网有孤网运行及并网运行这两种运行方法，所以运行控制途径并不完全一样。

2.1 并网运行情况下的控制运行

在这种情况下，微网一般是利用公共并网点和大网点对接，多用经典的PQ控制途径，按照不变的联络线功率交换方式来完成有功控制，但调频是大电网来完成。而微电网此时也需要具备局部无功电压的控制技术，以尽力平衡为指导思想，最大化的降低主网和微电网之间、各电源间的无功功率交换频率，以防电压的振荡及越限。

2.2 孤网运行情况下的控制运行

2.2.1 下垂控制

交流电源到母线的功率传输特征决定了下垂这一特征，电源的无功与有功和它输出电压的幅值与相位相一致，所以如果我们想要知道电压与频率的参考值，能从计算电源的无功与有功效率入手，同时也能利用调节电压与频率控制无功与有功。下垂控制指的是被简化成逆变电源的的不同分布式电源，通过测出其输出功率，利用下垂特征得到电压指令值及各自频率，再来调整自身的输出电压的幅值及相位，从而完成要求的无功合理分布及系统的有功平衡。

2.2.2 多主控制与单主控制

多主控制与单主控制是由下垂控制途径指出的，主要用来进行微网控制，由一或多个分布式电源为其提供参考频率与电压。分布式电源在并网运行时使用的是PQ控制，但可能会由于一些原因造成它变成孤网运行，此时，一些分布式电源就变成了下垂控制，提供它以微电网的系统频率与电压，且根据功率实现无功和有功平衡。当微电网又并网时，它的电压与频率依旧维持在孤网前水平，由于控制环节层层相扣，所以能够保证微电网电压与频率能跟上大电网，降低时间段中的波动频率。

2.2.3 多代理控制

多代理控制是指利用多代理技术将PQ控制方式运用于微电网的整体控制。多代理体系是种智能化体系，可以及时觉察周围环境变化及满足工作条件需要，它的基本单位是代理。代理与代理间可以互相交流和合作。根据微电网的组成元素可以把多代理控制下的代理划分为：分布式电源代理、负荷代理、微电网总控制代理及局部控制代理。这里面的核心代理是微电网总控制代理，它负责收集各局部控制代理的信息，并向它们发布控制命令。

3 结束语

我们应该怎样推进微电网技术及其应用呢？我认为我们可以从以下几点入手：（1）微电网和它接入配电体系的规划；（2）微电网对它接入配电系统的影响和它的运行特征；（3）微电网的能量管理和仿真分析；（4）微电网的保护和运行控制。我们只有解决了以上几点，才能保證微电网得到真正可靠和经济的运行。我在上文中也写到了一些控制的方式可以来化解控制过程可能会出现的问题。

参考文献：

[1]王成山.微电网专题介绍[J].电机工程学报，2012，32（25）.

[2]鲁宗相，王彩霞，闵勇等.微电网研究综述[J].电力系统自动化，2007，31（19）：100-107.

[3]纪明伟，张兴，杨淑英.基于电压源逆变器的微电网控制策略[J].合肥工业大学学报（自然科学版），2009，32（11）：1678-1682.

[4]吴蓓蓓，苏建徽，张军军等.用于微电网孤岛运行的逆变电源控制方法[J].电力系统及其自动化学报，2011，23（01）：1-5.endprint