直流微电网运行控制分析

源的效率，对于节能减排以及实现能源有效利用有重大意义。直流微电网在未来智能配用电系统中将发挥巨大作用，设备级控制
和系统级控制是直流微电网运行控制的两种主要方式，本文主要从这个两个方面对直流微电网的运行控制进行了分析。
关键词：直流微电网 设备级控制 系统级控制
中图分类号：TM71
文献标识码：A
文章编号：1672-3791(2018)10(c)-0049-02
升系统整体运行效率和可靠性，实现最优运行。
2 设备级控制策略
该策略以直流母线电压控制为主要对象，根据控制方 法的不同分为主从控制和对等控制。主从控制通常只有独 立控制器来控制直流母线电压，对于复杂直流微电网，如 果此控制器出现故障，直流微电网将失去功率平衡，造成 电压 跌落 甚至 系统 崩溃，所以主 从 控制的可靠性较 差，对 于简单直流微电网比较适合。对等控制主要基于下垂控制 方法，对复杂直流微电网母线电压的稳定有很好的控制作 用。该方法中，系统存在多个功能对等能够控制直流母线 电压的器，每个主控制器都通过各自输入端口接收直流母 线功率和输出端口直流电压等本地信息，能够共同协调控 制，维持直流母线电压稳定性以及功率的平衡。即使其中 某个主控制器因故障退出运行，依然可通过剩下的控制器 保证 对直流微电网系统的稳定性 运行控制。相比于主 从 控 制，对等控制的可靠性得到了提高。
目前已有文献提出基于直流母线电压信号直流微电网 运行的 控制方 法，这 种 控制方 法 一 般 适 用于单一 母 线 直 流微电网的运行控制，但对含有多条母线和线路阻抗的复 杂直流微电网来说实现协调控制仍具 有一定的局限性，如 直流母线电压随稳态运行点变化而发生变化、工作运行模 式受限、储能系统及直流微电网能量管理系统过于简单导 致无法实现系统经济运行等。为此，有文献提出了设备级 和系统级控制的协调控制策略，该控制策略能够在不同时 间尺度上实现对系统的优化控制。设备级控制的目的在于 保证母线电压恒定，实现直流微电网功率平衡，从而使微 网系统稳定运行。系统级控制的主要目的是在实现稳定运 行的基础上对系统进行集中管理和能量优化控制，继而提
目前，国内外 关于直流微电网的 研 究 得 到了进 一步发 展，主 要 包 括 微电网的 结 构、运 行的 稳 定性、利用效率 等 方面。本文结合国内外对直流微电网的研究现状，主要对 直流微网运行控制策略进行了分析。
1 控制目标分析 直流微电网与交流微电网的运行都包括并网运行和独
立运行两种模式。当直流微电网以其中一种方式运行时， 都 是 用直流母 线电 压 来反 映 系统 功率是 否 平 衡。对直流 母线电压的控制，可以通过直流微电网系统和大电网接口 的变换器进行控制，也可以通过直流微网系统内的分布式 发电系统、储能单元来进行调节。
动力与电气工程
令，从而达到分布式协同控制直流微电网二次电压稳定和 均 流 控制目的。此 方 法不 仅 提 高了系统的可靠性，而且 降 低了通信网络的压力。 3.2 能量优化系统控制
(2)集中通信分布式控制。不同于集中通信控制该方法 是利用二次控制器嵌入各主控制器中，直接接收自身以及 其他各主控制器出口直流电压、输出功率等检测信息，发 出下垂控制调整指令，二次协调控制算法在各个主控制器 执行，因此系统可靠性得到提升。但是由于检测的信息增 多，增加了网络通信容量。
(3) 分布式协同控制。各主控制器只与邻近控制器通 信，通过接收自身及相邻控制器发出的信息，输出调节指
①作者简介：武保东(1992—)，男，汉族，安徽阜阳人，硕士，研究方向：电力电子技术。
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3 系统级控制策略
3.1 二次协调控制
上，为此，有文献提出了二次协调控制，二次协调控 制主要分为集中通信控制、集中通信分布式控制和分布式 协同控制3种方式。
(1)集中通信控制。使用二次集中控制器实现对直流微 网的二次协调控制。二次集中控制器检测直流母线电压以 及参与直流母线电压控制的各主控制器输出功率，然后进 行相应的直流母线电压稳定和各单元输出均流控制算法， 来实现相应控制目的。此方法的最大缺陷就是当二次集中 控制器出现故障时，系统无法完成二次协调控制，降低了 系统控制的可靠性。
近 年来，社会 经济的飞 速 发 展，面临的 能 源消耗 及环 境污染等问题日趋严重，国内外的学者开始关注新能源分 布式发电技术，可再生能源微电网由于接入负荷的不确定 性导致一系类波动性问题，造成系统运行的不稳定性以及 安 全 性 等问题，严重制约着 新能源的消纳。直流微电网作 为一种新兴的微电网形式，可独立运行也可与主电网分离 运行，提高了配电系统的安 全 性 和 供电可靠性，同时由于 采用光 伏、风能 等 新能 源分布 式 发电，避 免了化 石能 源的 使用，有利于节能减排。相比于交流微电网，直流微电网使 用直流母线将分布式电源连接成微电网，在许多方面优于 交流微电网。例如，直流微网中的各类分布式电源与直流 母线的连接方式简单，使得新能源分布式电源更容易整合 到直流微电网中，而且 无 需考虑交流电网中电压的频率、 相位等问题。此外，通过分别控制直流母线电压和电流可 以实现直流微电网功率平衡控和潮流的控制。
动力与电气工程 DOI：10.16661/ki.1672-3791.2018.30.049
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直流微电网运行控制分析①
武保东 (安徽理工大学电气与信息工程学院 安徽淮南 232001)
摘 要：直流微电网是一种新兴的微电网形式，与交流微电网相比，其结构简单、电能转化率高、电能质量高，可以提高分布式电