微电网控制简介剖析

常用微电网的控制策略
01
03
主从控制
02
04
对等控制
负荷频率二次控制
联络线控制
主从控制
主从站控制方式是指在微电网由于强制或计划与大电网脱离运行，工作在孤 岛状态时，一个微电源以主站的方式运行在 VSI模式提供参考电压和频率，其他 微电源以从站的方式运行在PQ模式提供恒定出力。该控制方式简单、易实行，并 且对孤网运行时保证供电质量有较强的优势。但该方法也有较多的局限性： （1） 其要求选择一个电源作为主站,来负责孤网时的电压频率的稳定问题。 该 主站的选择有较大的限制性：其一，其必须具备较快的出力调节能力；其二， 其必须具备足够大的出力。 （2） 该方法对保证孤网运行下的电能质量具有一定的作用，但其不能实现使微 电网运行在诸如电能质量、经济性、稳定性等多目标最优的状态，这与广义上的 协调控制是不符合的

微电网提出的背景和意义
分布式发电
优势

满足负荷增长需求、提供可靠性高、经济学好、多样性供电 污染少、能源综合利用率高、安装地点灵活 与大电网互为备用 缺点 单机接入成本高、控制困难 分布式电源的不可控性、电网出现故障时，限制隔离来处置

微电网定义与特点
微电网（ Micro-Grid ）也译 为微网，是一种新型网络结构， 是一组微电源、负荷、储能系统 和控制装置构成的系统单元。微 电网是一个能够实现自我控制、 保护和管理的自治系统，既可以 与外部电网并网运行，也可以孤 立运行。微电网是相对传统大电 网的一个概念，是指多个分布式 电源及其相关负载按照一定的拓 扑结构组成的网络，并通过静态 开关关联至常规电网。 开发和延 伸微电网能够充分促进分布式电 源与可再生能源的大规模接入， 实现对负荷多种能源形式的高可 靠供给，是实现主动式配电网的 一种有效方式，是传统电网向智 能电网过渡。
下垂控制
下垂控制方式主要是指逆变器的经过一定电力电子控制与传统电力 系统一次调频相似。通过解耦有功-频率与无功-电压之间的下垂特性曲 线进行系统电压和频率调节的方式。目前主要有两种常有逆变器调差率 控制的方式，一种采用有功 -频率和无功 -电压（ Q-V）调差率控制方式。 另一种则采用有功-电压（P-V）和无功-功率（Q-f）反调差率控制。两 种控制方式原理基本类似，根据不同线路特性和控制要求，选择不同的 控制方法即可。
主要内容

微电网提出的背景与意义 微电网的定义与特点 微电网的运行和控制 微电网的控制策略 微电网的控制方式
微电网提出的背景和意义
集中式发电
优势

实现大规模，远距离的电能传输 资源优化配置和电能的统一调度 利于电力市场的开放 弊端 成本高，运行难度大 不能灵活的跟踪负载的变化 对于偏远地区的负荷不能理想供电 难以满足供电可靠性、安全性、多样性需求 不能满足节能和环保的要求
微电网具有控制、协调、管理等功能，并由以下系统来实现。
（1）微电源控制器微电网主要靠微电源控制器来调节馈线潮流、母线电压级与主 网的解、并网运行。由于微电源的即拔即插功能，控制主要依赖于就地信号，且响应 是毫秒级的。
（ 2）保护协调器饱和协调器既适用于主网的故障，也适用于微电网的故障。当主 网故障时，保护协调器要将微电网中重要的负荷尽快地与主网隔离。其某些情况下微 电网中 重要负荷允许电压短时暂降，在采取一定的补偿措施后可使微电网不与主网 分离。当故障发生在微电网内，该保护应该在尽可能小的范围内将故障段隔离。 （ 3）能量管理器能量管理器按电压和功率的预先整定值对系统进行调度，相应时 间为分钟级。
微电网的控制策略
微网的控制技术是微网运行中的一个关键部分。成熟的控制技术 可以提高微网的运行灵活性和提供高质量的电能。由于微网内部的电 源多为可再生能源,不可控性强,电源容量小、数目多且分散，所以传 统大电机控制方法将不再适用。同时，微网内部的电源多通过电力电 子装置连接到微网系统中，这对微网内部针对电力电子装置例如逆变 器的控制也提出了更精确的要求。因此，所有微网的特性都要求设计 出针对微网自身的控制策略。
当微电网运行在孤岛状态时，通过 MGCC预先设定的频率特性曲线如图所示， 满足微电网的内功率平衡，通过在孤岛和 短路条件下验证，频率能够快速恢复，满 足要求
联络线控制理论
联络线指主网和微电网之间的链接馈线（PCC）,联络线控制器负 责管理连接馈线的潮流和电压，协调微电网中个分布电源的出力，如 微电源、储能设备和可控负荷。从连接点来看微电网是一个可分离的 整体，即微电网是电网的好市民。联络线控制方法调节微电网内部的 潮流并与大电网进行功率交换，也能对 PCC点提供电压支持，还能够 对主网与微电网交换的有功和无功功率进行控制，并允许微电网的孤 岛运行，更重要的是可用来补偿某些新能源，如风能和太阳能发电的 间歇性。
负荷频率二次控制理论
当微电网运行在孤岛运行时，微电 网内负荷不平衡，储存单元就类似于同步 发电机采用二次调节恢复电压和频率，二 次控制主要指 P/f 下垂特性的移动实现控 制。可采用如下两个方法：本地二次控制 通过每一个可控微电源的控制器来实现， 有 MGCC主导的集中二次控制。两种情况的 原动机的无功功率目标值都由频率偏差来 确定。
微电网的特点：

并网针对公共连接点 以非集中的方式协调分布式电源，减轻 电网负担 提高大电网的黑启动速度

微电网的运行和控制
微电网的由两种典型的运行模式--并网模式和孤岛模式
并网模式的定义：微电网运行正常状态时，微电网与常规电网联网 运行时向电网提供多余的电能或由电网补足自身发电的不足。 孤岛模式的定义：微电网运行在非正常状态时，微电网与常规电网 脱离运行，此时由自身的微电源和储能元件协调控制提供一段时间电 能以满足微电网内部需求和稳定。 微电网控制的主要目标 • 调节微电网内的功率潮流，实现功率解耦控制 • 调节微电源出口电压，保证局部电压稳定 • 孤岛模式下，提供电压频率参考，实现微电源快速响应和功率负担 • 平滑自主实现与主网分离、并联或者二者过度
对等控制
对等控制侧率，是基于电力电子技术中的“即插即用”和“对等”的控制思想，根据 外特性下降法，分别将频率和有功功率、电压和无功功率关联起来，通过相关的控制算法， 模拟传统电中的有功 -频率曲线和无功 -电压去向，事项电压和频率的自动调节，无需借助 于通信。 采用对等控制策略是，所有的 DG地位“平等”，以预先设定的控制模式参与有功和无 功的调节吗，以位置系统电压和频率的稳定。当有 DG因故障退出运行时，不会影响其他正 常运行的DG；当负荷增加是，可以直接加入新的采用下垂控制方法的发电机组，控制方式 和保护措施无需变化，这就是“即插即用”思想。
微电网的控制方法
所有的控制方法都应当满足下列要求： 1、新的微电源的接入不对大系统造成威胁 2、能够自主的选择系统运行点 3、平滑与大电网联网或解耦 4、对有功、无功可以根据动态的要求进行独立的结构控制。 微电网的控制方式和微电源的类型有关，对于采用的电力电子逆变器来 说，常用的控制方法有微电网联网状态下的 PQ控制方式，电压率VF控制和微 电网孤岛状态下的下垂控制。
控制方法
PQ控制
VF控制
下垂ຫໍສະໝຸດ Baidu制
PQ控制
PQ控制指的是逆变器输出的有功功率P和无功功率Q的大小可控，均可以根据 设定。 通常PQ控制方式用于微电网联网运行状态。在该状态下，微电网内负荷功率 波动、频率和电压的扰动由大电网承担，微电源不参与频率调节和电压调节，直 接采用电网频率和电压作为支撑。中小型的分布式电源以很功率拟负荷的外特性 为宜，关系上类似负荷，但并不完全吸收功率。
V-F控制
V-f控制即恒压恒频控制，指的是通过控制手段使逆变器输出端口电压的幅值 U和 频率f保持恒定。 微网中逆变器的电压和频率控制是电网在孤岛运行中提供强有力的电压稳定和频 率稳定保障，与传统电力系统的频率二次调整类似。当大系统发生故障时，微电网与 大电网发生解列，由于微电网的内部功率不平衡所带来的一些列问题都可以有V/f控制 来解决。