微网基本运行与控制策略

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微网的控制与保护策略研究

微网的控制与保护策略研究随着分布式能源的快速发展，微网作为一种灵活、高效的能源管理系统，逐渐受到人们的。

微网的控制与保护策略是实现其稳定、安全运行的关键。

本文将围绕微网的控制与保护策略进行研究，旨在为相关领域提供有益的参考。

关键词：微网、控制、保护、策略、分布式能源、稳定性、安全性分布式能源系统由于其节能、环保、高效的特性而逐渐得到广泛应用。

微网作为分布式能源的重要组成部分，其控制与保护策略的研究具有重要意义。

微网的控制策略旨在维持系统稳定性，提高电能质量，而保护策略则旨在确保系统安全，防止故障发生。

本文将针对微网的控制与保护策略进行深入探讨。

微网控制策略是实现其高效运行的关键。

微网中的电压控制、功率控制以及闭环控制等策略对于维持系统稳定性具有重要意义。

电压控制策略是通过调节分布式能源的输出电压，确保微网内的电压稳定。

功率控制策略则是对微网的输出功率进行调节，以实现对其功率的精确控制。

闭环控制策略则是在电压控制和功率控制的基础上，通过反馈信息形成闭环控制系统，进一步提高微网的稳定性和电能质量。

微网保护策略是确保系统安全的关键。

电压保护、电流保护以及功率因数保护等策略在防止微网故障中具有重要作用。

电压保护策略是通过监测微网的电压值，当电压超出安全范围时，系统自动采取保护措施，以确保设备不受到损害。

电流保护策略则是通过监测微网的电流值，当电流超出安全范围时，系统自动切断电源，以防止故障扩大。

功率因数保护策略则是通过监测微网的功率因数值，当功率因数过低时，系统会自动调整，以提高电能利用率，同时防止设备过热。

随着微网技术的不断发展，越来越多的研究者投入到微网控制与保护策略的研究中。

目前，国内外的相关研究主要集中在以下几个方面：控制算法研究：研究者们不断尝试应用各种先进的控制算法，如模糊控制、神经网络控制等，以进一步提高微网的控制效果和响应速度。

保护措施研究：针对微网可能出现的各种故障，研究者们致力于研究更加快速、准确的保护措施。

微电网运行与控制概论——20140916

天然气其他形式新能源
综合各种关于分布式电源的标准，DG具有四个基本特征。
特征一：直接向用户供电，潮流一般不穿越上一级变压器。特征二：装机规模小，一般为10MW及以下。 18个典型国家（组织）中，13个为10MW及以下，3个为数十MW级，2个为100MW级。特征三：通常接入中低压配电网，一般为10（35）kV及以下。18个典型国家（组织）中，8个为10kV及以下，7个为35kV级，3个为110（66）kV级。电网电网
工厂企业
居民
时间轴/h
分布式电源并网运行方式
输电网络
高压配网
G
G
G
G
以分布式电源（DG）为单元优点：接入方便，运行简单缺点：系统故障退出运行间歇性影响周边用户能源综合优化困难对电网运行调度提出了挑战上述缺点将制约了DG的发展
110KV
中压配网
35/10KV
负荷低压配网 0.4KV 负荷
用户应用层支持人机交互，支持展示微电网运行状态与功能。分析决策层分析网络状态分析、潮流计算，进行经济性和可靠性评估。时间尺度为小时（h）级微网运行层实现对微网的电气控制，时间尺度为分钟（min）级物理层控制控制微电源和储能装置，时间常数在毫秒（ms）级到秒（s）级
微电网分层(主从)控制框图
独立运行的PV系统组成
并网运行的PV系统组成
风力发电
调节发电机转速适应风速变化
感应式发电机
旁路开关
无法调节无功，需增加无功补偿
10 ... 24 kV, f = 50 Hz
齿轮箱
软并网控制器
运行控制器
brake
690V/10000V
交流异步发电机

微网系统孤岛_并网运行优化控制策略研究

摘要摘要微网系统是由各种微源、负荷、储能系统和控制装置等组成的小型电网,是一组能够实现自我管理、保护和控制的自治系统。

微网既可以独立运行，也可以并网运行，一定程度促进了分布式电源与可再生能源的大规模投入，是实现主动式配电网的一种有效方式。

微网具有供电灵活、供电质量高和安全可靠等诸多优点，但微网在运行过程中，如果控制策略采取不当，将会引起系统损耗增加、系统稳定性变差等问题。

本文在对比分析现有最大功率点追踪、孤岛运行、并网运行等控制策略的基础上，提出了微网孤岛/并网运行优化方案，具体研究内容包括以下几个方面：首先，构建了风机、蓄电池和光伏电池等微源的数学模型，并进行了模型搭建和仿真，结合逆变器拓扑结构，分析了分布式电源的传统控制方法；其次，在常用MPPT 算法的基础上，针对光伏输出最大功率在多峰值情况下会陷入局部最优的问题，采用了灰狼算法进行最大功率点跟踪的策略，并结合系统特点对算法进行了优化，进一步提高了最大功率点的搜索精度和收敛速度；接下来，针对下垂控制策略不适用低压微网孤岛运行的缺点,提出了基于虚拟阻抗的改进下垂控制策略，有效地实现了有功功率和无功功率的耦合，改善了系统的稳定性，仿真结果验证了所提方法的有效性；最后，针对采用传统PI进行并网控制时存在的坐标变换复杂、抗干扰能力弱的弊端，提出了改进PR的控制策略，优化了计算过程。

仿真结果表明，优化后的控制策略有效减少了并网谐波电流的产生，提高了系统的稳定性。

关键词：微网优化下垂控制灰狼算法改进PR控制AbstractMicrogrid system is a small power grid composed of various micro-sources,loads, energy storage systems and control devices.It is an autonomous system capable of self-management,protection and control.The micro grid can be operated independently or connected to the grid,which promotes the large-scale investment of distributed power supply and renewable energy to a certain extent,and is an effective way to realize the active distribution network.Microgrid has many advantages such as flexible power supply, high power supply quality,safety and reliability,etc.However,if the control strategy is not adopted properly during the operation of microgrid,the system loss will increase and the system stability will vary.Based on the comparative analysis of the existing control strategies such as maximum power point tracking,island operation and grid-connected operation,this paper proposes the optimization scheme of microgrid island/grid-connected operation.The specific research contents include the following aspects:Firstly,the mathematical models of microsources such as fans,accumulators and photovoltaic cells are constructed,and the model construction and simulation are carried out.The traditional control methods of distributed power supply are analyzed based on the inverter topology.Secondly,on the basis of the common MPPT algorithm,aiming at the problem that the maximum power of photovoltaic output will fall into the local optimization under the condition of multiple peaks,the gray Wolf algorithm is adopted for the maximum power point tracking strategy,and the algorithm is optimized according to the characteristics of the system,which further improves the search accuracy and convergence speed of the maximum power point.Next,aiming at the disadvantage that the droop control strategy is not suitable for low-voltage microgrid island operation,an improved droop control strategy based on virtual impedance is proposed,which effectively realizes the coupling of active power and reactive power and improves the stability of the system.Simulation results verify the effectiveness of the proposed method.Finally,aiming at the disadvantages of complex coordinate transformation and weak anti-interference ability in grid-connected control with traditional PI,an improved control strategy for PR is proposed and the calculation process is optimized.Simulation results show that the optimized control strategy can effectively reduce the generation of grid-connected harmonic current and improve the stability of the system.Key words:Microgrid Optimization Droop control Grey wolf algorithm Improved PR control目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1课题研究背景及意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.2.1国外研究现状 (2)1.2.2国内研究现状 (3)1.3微网的分类 (4)1.3.1交流微网 (4)1.3.2直流微网 (5)1.3.3交直流微网 (6)1.4论文研究的主要内容 (7)第2章风光储微源模型的建立及仿真 (9)2.1风机模型的建立及仿真 (9)2.1.1风机模型的建立 (9)2.1.2风机模型的仿真 (12)2.2蓄电池模型的建立及仿真 (13)2.2.1蓄电池模型的建立 (13)2.2.2蓄电池模型的仿真 (15)2.3光伏电池模型的建立及仿真 (16)2.3.1光伏电池模型的建立 (16)2.3.2光伏电池模型的仿真 (18)2.4本章小结 (19)第3章微网逆变器的数学模型及控制方法 (20)3.1微网逆变器的数学建模及其拓扑结构 (20)3.1.1微网逆变器的数学建模 (20)3.1.2微网逆变器的拓扑结构 (20)3.2微网分布式电源传统控制方法 (21)3.2.1恒功率控制策略 (22)3.2.2恒压恒频控制策略 (23)3.2.3传统下垂控制策略 (24)3.3本章小结 (26)第4章基于改进灰狼算法的光伏系统最大功率点跟踪 (27)4.1常用最大功率点跟踪算法 (27)4.1.1恒定电压法 (27)4.1.2扰动观测法 (28)4.1.3电导增量法 (29)4.1.4常用MPPT算法的局限性 (30)4.2最大功率点跟踪算法的优化 (31)4.2.1灰狼算法 (31)4.2.2改进灰狼算法 (33)4.3改进灰狼算法仿真结果分析 (35)4.3.1模型的搭建 (35)4.3.2仿真结果分析 (35)4.4本章小结 (37)第5章基于改进下垂控制的微网孤岛运行控制策略研究 (38)5.1微网逆变器输出功率特性 (38)5.2基于虚拟阻抗改进下垂控制策略的研究 (39)5.2.1下垂控制策略原理 (39)5.2.2改进下垂控制策略的研究 (40)5.3.3基于虚拟阻抗的改进下垂控制策略 (42)5.3逆变器电压电流双闭环设计 (42)5.4微网离网仿真结果分析 (44)5.4.1模型的搭建 (44)5.4.2仿真结果分析 (47)5.5本章小结 (50)第6章基于改进PR控制的微网并网运行控制策略研究 (51)6.1PI控制策略 (51)6.2PR控制策略研究 (53)6.3改进PR控制策略 (54)6.4微网并网仿真结果分析 (56)6.4.1模型的搭建 (56)6.4.2仿真结果分析 (57)6.5本章小结 (59)第7章结论与展望 (60)7.1结论 (60)7.2展望 (60)致谢 (61)参考文献 (62)作者简介 (66)攻读硕士学位期间研究成果 (67)第1章绪论1.1课题研究背景及意义随着人们生活水平的提高，经济飞速的发展，全世界共同面对两大问题是能源和环境问题。

微网的光伏系统并网运行和离网运行的控制策略

微网的光伏系统并网运行和离网运行的控制策略【摘要】光伏微网逆变器分为并网运行和离网运行双模式。

本文详细分析和研究微网逆变器的控制策略，确定了在离网工作模式下的电压闭环控制策略和在并网工作模式下的瞬时电流控制策略。

根据选定的控制策略分别对其控制系统进行了建模仿真和相关参数的设计，并利用Matlab/Simulink软件对并网和离网模式以及两种模式之间的相互切换进行仿真，仿真结果证明了本文所采用的控制方法的正确性和有效性。

【关键词】光伏微网；微网逆变器；并网；离网微网是一种由负荷和各种微型电源共同组成的系统，它可以同时提供电能和热量。

光伏微网发电技术是介于离网型光伏发电和并网型光伏发电之间的前沿技术，既结合了两种技术优点，又克服了并网型光伏发电只能将能量输送到电网所带来的缺陷，并且可以解决离网型光伏发电效率低下的问题，在国际上受到了广泛的重视，有实际的研究价值。

1.微网逆变器的工作模式1.1 并网工作模式在太阳光照充足的情况下，微网逆变器一般工作于并网模式，除了保证本地重要负载正常工作外，还可把多余的电能输送给电网，可等效于传统的并网型逆变器。

根据控制对象的不同，并网逆变器的输出控制方式有电压控制和电流控制两种，在逆变器与电网进行并联运行时，电网可看作一个容量无穷大的交流电压源，如果用电压型控制，则与电网之间很容易产生环流，所以并网逆变器的输出经常采用电流型控制，只要将逆变器的输出电流跟踪电网电压，同时设定输出电流的大小，就可以实现稳定并网运行，其控制方法相对简单，效果也较好。

1.2 离网工作模式具有离网单独运行的能力是微网逆变器最重要的特点之一。

当电网出现故障时，信号采样电流检测到电网故障，发出电网故障信号，经过DSP处理，发出指令，微网逆变器切换到离网模式，通过断开静态开关，利用蓄电池的储能，为本地重要负荷提供不间断供电，保证重要负荷供电的可靠与稳定。

微网逆变器离网运行的输出控制法也可分为电流型控制法和电压型控制法。

基于虚拟同步发电机的微网运行模式无缝切换控制策略

基本内容
模式平滑切换技术是解决低电压穿越问题的一种有效策略。它通过识别电网的状态，选择合适的运行模式以适应不同的电网条件。当电网出现故障，电压降低时，虚拟同步发电机能够平滑地切换到低电压运行模式，保证系统的稳定运行。
基本内容
在我们的方法中，我们设计了一种新颖的控制策略，该策略能够根据电网的实时状态决定虚拟同步发电机的运行模式。当电网正常时，虚拟同步发电机以同步模式运行，发挥其调节电力频率和稳定电网的作用。而当电网出现故障，电压降低时，虚拟同步发电机能够平滑地切换到低电压运行模式，保证系统的稳定运行。
三、实验验证
三、实验验证
为了验证VSG控制策略的有效性，我们搭建了一个微网系统实验平台。该平台包括一个三相微网逆变器、一个分布式能源（本实验中为太阳能电池板）、一个负载以及一个电能质量分析仪器。
三、实验验证
在实验中，我们首先将微网逆变器连接到分布式能源和负载，并正常运行。然后，我们引入了VSG控制策略，观察并测量系统的性能。实验结果表明，采用 VSG控制策略后，微网系统的稳定性得到了显著提高，电能质量也有了明显的改善。具体数据如下：
基本内容
针对虚拟同步发电机微网运行模式无缝切换的控制策略，我们提出以下方案：
1、同步发电机的建模与控制：首先
2、无模板：在实现虚拟同步发电机的控制策略时，我们采用了无模板的方法
2、无模板：在实现虚拟同步发电机的控制策略时，我们采用了无模板的方法
实验设计和数据采集：为了验证提出的控制策略有效性，我们搭建了一个包含虚拟同步发电机的微网实验平台。在实验中，我们采集了虚拟同步发电机及微网的各项运行数据，包括电压、电流、有功功率、无功功率等。通过实时调整控制策略，我们观察了微网运行模式无缝切换的控制效果。

微电网分布式控制理论与方法

微电网是指由各种分布式能源资源、负荷和能量存储设备构成的小型电力系统，通常可以独立运行或与传统电网连接并行运行。

微电网的分布式控制理论和方法是确保微电网安全稳定运行的关键。

下面将介绍微电网分布式控制的理论和方法。

一、微电网分布式控制理论1. 分布式控制思想：微电网采用分布式控制思想，即将控制策略和算法分散到各个部件中，在各个部件之间进行协调和通信，实现整体系统的协调运行。

2. 协同控制：微电网中的各个部件需要相互协作，通过信息交换和共同控制实现整体性能的优化。

3. 鲁棒性控制：考虑微电网系统中的不确定性因素，设计具有鲁棒性的控制策略，保证系统对外部扰动和变化具有稳定的响应能力。

二、微电网分布式控制方法1. 虚拟同步发电机控制：在微电网中引入虚拟同步发电机概念，通过控制各个部件的输出功率和频率来模拟传统电网的运行方式，实现微电网内部各个部件的协调运行。

2. 基于分散式功率控制的微网频率控制：通过分散的功率控制策略调节各个发电单元的输出功率，以维持微网的频率稳定。

3. 基于分布式能量管理的微网电压控制：通过分布式能量管理系统监测微网各个节点的电压情况，实现对微网电压的有效控制。

4. 智能控制算法：采用人工智能算法如神经网络、遗传算法等，优化微电网的运行策略，提高系统的性能和效率。

三、微电网分布式制关键技术1. 通信技术：建立微电网内部各个部件之间的通信网络，实现信息交换和控制命令传输。

2. 数据采集与处理：对微电网内部各种传感器采集的数据进行处理和分析，为控制决策提供准确的数据支持。

3. 安全性与可靠性：设计安全可靠的控制策略，确保微电网系统在各种异常情况下仍能保持稳定运行。

四、应用与展望微电网分布式控制理论和方法在实际应用中已取得了一定成果，但仍然需要不断完善和发展。

未来的发展方向包括：1. 智能化控制：引入更先进的智能控制算法，提高微电网的自适应性和鲁棒性。

2. 多能源协同控制：进一步研究多种分布式能源资源的协同控制方法，实现更高效的能量利用和系统运行。

新能源微网的控制策略研究

新能源微网的控制策略研究随着全球对能源需求的不断增长以及对环境保护的日益重视，新能源的开发和利用成为了当今世界能源领域的重要发展方向。

新能源微网作为一种集成了多种新能源发电技术和储能设备的小型能源供应系统，具有灵活、高效、可靠等优点，在分布式能源领域得到了广泛的应用。

然而，新能源微网的运行特性复杂，其输出功率具有随机性和波动性，这给微网的稳定控制带来了巨大的挑战。

因此，研究新能源微网的控制策略具有重要的理论意义和实际应用价值。

新能源微网通常由分布式电源、储能装置、负荷以及能量管理系统等组成。

分布式电源包括太阳能光伏发电、风力发电、生物质能发电等，这些电源的输出功率受到自然环境因素的影响，具有不确定性。

储能装置如电池、超级电容器等可以用于平衡分布式电源的功率波动，提高微网的供电可靠性。

负荷则包括各种类型的用电设备，其用电需求也具有一定的随机性。

能量管理系统负责监测和控制微网中各设备的运行状态，实现能量的优化分配和微网的稳定运行。

在新能源微网的控制策略中，功率平衡控制是最基本的要求。

由于分布式电源的输出功率不稳定，储能装置需要根据电源和负荷的功率变化进行充放电控制，以维持微网内的功率平衡。

常见的功率平衡控制策略包括下垂控制、主从控制和对等控制等。

下垂控制是一种基于分布式电源的输出特性实现功率分配的方法，其原理类似于传统电力系统中的发电机下垂特性。

主从控制则是指定一个电源或储能装置作为主控制器，其他设备作为从控制器，主控制器负责维持微网的电压和频率稳定，从控制器根据主控制器的指令进行功率调节。

对等控制则是所有分布式电源和储能装置地位平等，通过相互通信和协调实现功率平衡。

电压和频率控制是新能源微网稳定运行的关键。

在微网中，由于分布式电源的输出功率波动和负荷的变化，电压和频率容易出现偏差。

为了保证微网内电压和频率的稳定，需要采用相应的控制策略。

例如，通过采用无功功率补偿装置来调节微网内的电压，采用调频装置来调节微网的频率。

微电网孤岛运行时的频率控制策略

微电网孤岛运行时的频率控制策略一、概述随着分布式可再生能源，如太阳能和风能的大规模并网，微电网作为一种能够整合这些分散能源的有效方式，正日益受到关注。

微电网不仅可以提高能源利用效率，降低传输损耗，而且能够在主电网发生故障时，以孤岛模式独立运行，保证关键负荷的连续供电。

微电网孤岛运行时的频率稳定性是一个亟待解决的问题。

由于分布式电源的随机性和不可预测性，微电网中的有功功率和无功功率的平衡容易受到影响，从而导致频率波动。

研究微电网孤岛运行时的频率控制策略，对于提高微电网的稳定性和可靠性具有重要意义。

本文旨在探讨微电网孤岛运行时的频率控制策略。

将简要介绍微电网的基本结构和运行特性，以及孤岛运行时面临的挑战。

将重点分析几种常见的频率控制策略，包括基于下垂控制的策略、基于有功功率和无功功率控制的策略以及基于储能系统的策略。

将讨论这些策略的优势和局限性，以及未来可能的研究方向。

通过本文的研究，期望能为微电网的频率控制提供有益的参考和启示。

1. 微电网的定义与特点微电网（MicroGrid），也称作微网，是一种由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组件构成的小型发配电系统。

这种系统是一个可以实现自我控制、保护和管理的自治系统，通过其内部的控制和管理机制，实现功率平衡控制、系统运行优化、故障检测与保护、电能质量治理等功能。

分散化：微电网的能源和负载分布在不同的地点，减少了对传统大电网的依赖，提高了系统的可靠性和灵活性。

可靠性高：微电网中的设备可以互相备份，当某一设备出现故障时，其他设备可以迅速补充能量，保证微电网的正常运行。

节能环保：微电网中的能源来源多种多样，如太阳能、风能、水能等可再生能源，符合节能环保的理念。

灵活性强：微电网既可以独立运行，也可以与主电网相连，实现能量互补和互联互通，具有较强的适应性和灵活性。

经济性优：微电网的建设成本相对较低，能源使用效率高，可以在一定程度上降低用户的能源成本。

微电网系统稳定运行控制策略研究

微电网系统稳定运行控制策略研究作者：魏中夏张文战刘海涛王诗超来源：《华中电力》2013年第04期摘要：分布式电源的大规模应用将对电网运行、控制等带来新的机遇和挑战。

整合分布式电源、储能元件和负载的微电网技术将是解决大规模分布式电源并网问题的有效途径之一。

本文主要分析了微电网在并网状态下的P/Q控制及在离网状态下的U/F控制策略，研究了微电网在不同运行模式下分散电源的各参量变化规律，建立了相关数学模型并进行仿真实验测试。

结果表明，该控制策略保证了微电网稳定运行，达到了系统预期设计要求。

关键词：分布式电源；微网；P/Q控制；U/F控制；数学模型0 引言随着我国经济的快速发展，电力需求逐年提高，能源与环境矛盾更加凸显，分布式发电（distributed generation，DG）正在成为许多国家和地区电力发展的重要方向。

将分布式电源（DG）以微网形式接入大电网，能够系统、高效管理分布式电源，提升能源利用效率，提高供电可靠性，改善电能质量，是实现分布式能源充分利用的有效途径[1，2]。

然而，分布式电源具有启停间歇性、随机性的特点，大大限制了其接入电网的容量和运行的稳定性。

微电网的动态特性，使传统控制策略已经不适用于微电网运行控制。

微电网必须通过先进的控制系统将分散电源、负荷和储能装置整合在一起，形成一个可控的单元，使它既可以与配电系统并网运行，也可以离电网运行[3，4]。

微电网的接入可充分挖掘分布式能源，为供电部门和用户带来的价值和效益是非常显著的。

本文采用小型风力发电机、光伏系统、储能以及负荷设备构建了微电网系统。

在并网模式和孤岛模式下，微电网要求对各分布式电源进行协调控制，以保证高效的潮流调节和电压稳定能力；为了进一步体现微电网对大电网的支撑作用，要求协调控制同样具有模式切换功能，保证在失去外部供电后，微网对本地重要负荷的持续供电[5，6]。

风电与光伏发电具有间歇性和波动特性特点，通常只发出恒定的有功功率或执行最大功率跟踪，一般采用控制；而对于蓄电池等微型电源，既可以按照进行控制，又可以实现控制，而后者主要用于保证离网状态下电压、频率的稳定性。

微电网能量管理与控制策略

自治性
实现稳态、暂态功率平衡和电压/频率的稳定对事故自助采取措施进行控制和纠正
二、微电网能量管理
能量管理系统(EMS):主要针对发输电系统，对电网进行调度决策管理以及控制，提供电网的实时信息给调度管理人员，能够提高电能质量，保证电网安全运行以及改善电网运行经济性，是现代电网调度自动化系统的统称。
二、微电网能量管理系统主要功能
➢ 对可再生能源发电与负荷进行功率预测； ➢ 为储能设备建立合理的充、放电管理策略; ➢ 为微网系统内部每个分布式能源控制器提供功率和电压设定点； ➢ 确保满足微网系统中的热负荷和电负荷需求； ➢ 尽可能的使排放量和系统损耗最小； ➢ 最大限度地提高微电源的运行效率； ➢ 对无功功率进行管理, 维持微电网较好的电压水平； ➢ 提供微网系统故障情况下孤岛运行与重合闸的逻辑与控制方法;
控制方法
PQ控制
VF控制
下垂控制
三、单个微电网控制策略
PQ控制是逆变器输出的有功功率P和无功功率Q的大小可控。它是将有功功率和无功功率解耦后, 对电流进行PI控制, 通过控制逆变器来保证DG输出的有功和无功保持在恒定值。
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电压幅值u和频率 f保持恒定。采用双闭环控制, 以滤波器输出电压反馈作为控制外环, 以电容电流反馈作为控制内环。
而在对等控制策略中, 各个分布式电源互不干扰, 运行不受彼此影响, 稳定性较高。但从原理上看, 其只考虑到一次调频问题, 没有考虑系统电压和频率的恢复问题, 并且在控制和应用上仍存在很多关键问题亟待解决。
微电网能量管理与控制策略
目录
一、微电网的发展二、微电网能量管理三、微电网控制策略
一、微电网的发展

风光柴储孤立微电网系统协调运行控制策略设计

风光柴储孤立微电网系统协调运行控制策略设计一、本文概述随着全球能源结构的转型和可持续发展目标的提出，微电网作为一种集成多种分布式电源和负荷的电力系统，受到了广泛关注。

其中，风光柴储孤立微电网系统，凭借其独立运行、自给自足的特性，在偏远地区、海岛等无常规电网覆盖的地方具有广泛的应用前景。

然而，风光柴储微电网中由于各类分布式电源的间歇性和不确定性，使得系统的稳定运行面临诸多挑战。

因此，研究风光柴储孤立微电网系统的协调运行控制策略，对于提高系统的供电可靠性、优化能源利用效率和促进可再生能源的发展具有重要意义。

本文旨在探讨风光柴储孤立微电网系统的协调运行控制策略设计。

文章将介绍风光柴储微电网的基本结构和特点，分析系统面临的主要问题和挑战。

接着，将深入研究适用于该系统的协调运行控制策略，包括功率平衡控制、能量管理优化、故障检测和恢复等方面的内容。

在此基础上，文章将提出一种基于多代理系统的协调运行控制策略，通过仿真实验验证其有效性和优越性。

文章将总结研究成果，并展望风光柴储孤立微电网系统未来的发展方向和应用前景。

通过本文的研究，旨在为风光柴储孤立微电网系统的稳定运行提供理论支持和实践指导，推动可再生能源在微电网领域的应用和发展。

二、风光柴储孤立微电网系统分析孤立微电网系统，作为一种集成了风力发电、光伏发电、柴油发电以及储能设备等多种能源形式的电力系统，具有自主供电、独立运行和高度可控等特点。

这种系统能够在主电网无法覆盖或供电不稳定的地区提供稳定、可靠的电力供应，对提升能源利用效率、优化能源结构、保护生态环境具有重要意义。

风光柴储孤立微电网系统中的风力发电和光伏发电部分，依赖自然环境条件，具有间歇性和随机性。

风力发电受风速变化影响，光伏发电则受光照强度和时间影响。

因此，这两部分电源的输出功率具有较大的波动性和不确定性。

为了平抑这种波动性，需要引入储能设备，如蓄电池、超级电容等，来存储多余电能，并在风力或光照不足时释放电能，以维持电网的稳定运行。

微电网控制策略研究

微电网控制策略研究1.分布式电源及其等效模型1.1分布式电源的定义国际上关于分布式发电的定义较多，没有形成对分布式发电的统一定义，不仅不同国家和组织，甚至是同一国家的不同地区对分布式发电的理解和定义都不尽相同，以下是几种比较有代表性的：（1）国际能源署对分布式发电的定义为：服务于当地用户或当地电网的发电站，包括内燃机、小型或微型燃气轮机、燃料电池和光伏发电技术，以及能够进行能量控制及需求侧管理的能源综合利用系统；（2）美国《公共事业管理政策法》对分布式发电的定义为：小规模、分散布置在用户附近，可独立运行、也可以联网运行的发电系统；（3）丹麦对分布式发电的定义为：靠近用户，不连接到高压输电网，装机规模小于10MW的能源系统；（4）德国对分布式发电的定义为：位于用户附近，接入中低压配电网的电源。

接入电压等级限制为20kV，主要包括光伏、风电和小水电；（5）法国对分布式发电的定义为：接入低压配电网，直接向用户供电的电源。

接入电压等级限制为20kV，容量限制为10MW，主要是热电联产、小水电和柴油机。

综合以上几种定义的共同点，可以认为分布式电源指的是以新能源发电为主，容量较小且靠近负荷中心的发电设备，如小型风力发电机和光伏电池等。

目前，微电网示范工程中的分布式电源主要包括柴油机、微型燃气轮机、小型水力发电机、小型风机、燃料电池和光伏电池，此外，还有少数的生物柴油机、液流电池、超级电容、飞轮储能等。

1.2分布式电源的并网方式虽然各种分布式电源都可以接入微电网为负荷供电，但由于它们自身的一下特点和微电网对电能质量及供电可靠性的要求，各类分布式电源的并网方式不尽相同。

小型水力发电机、鼠笼型异步风机和柴油机等小型常规发电机输出稳定，可直接并网。

光伏电池、燃料电池和直流风机等直流分布式电源输出直流电，通常需要经逆变器接入交流微电网，这种并网方式称为直—交式并网。

微型燃气轮机和同步风力发电机输出幅值频率变化的交流电电气量,需要整流逆变后才能并网，这种并网方式称为交—直—交并网，对应的分布式电源统称交直交分布式电源。

电力系统微网所面临的挑战与策略

电力系统微网所面临的挑战与策略随着电力系统的不断发展，越来越多的微电网开始出现，成为了电力系统中的重要组成部分。

微网作为一种新型的电力独立、可再生的本地能源系统，拥有灵活性高、响应速度快、能源利用率高等优势，得到了人们的广泛关注。

然而，微网在发展的过程中也面临了一些挑战。

本文将从微网的定义、微网面临的挑战和应对策略等方面进行探讨。

一、微网的定义微电网即微型电力系统，通常由多种能源（如太阳能、风能、燃料电池等）组成，具有可以独立运行或与主电网联网并行运行的特点。

微网能够为用户提供可靠、高效的电力服务，减少对主电网的依赖，改善能源的可持续性和稳定性。

二、微网面临的挑战1.控制与管理难题微网内部的能源系统较为复杂，需要对各种资源进行协调和控制，确保系统的安全稳定。

微网管理和控制系统的能力，对于提高微网的运行水平和管理效率至关重要。

同时，微网具有大量的分布式发电、存储设施、电动车辆等，这些设备的并网控制与管理存在一定难度。

2.能源管理难题微电网中存在多种能源设备，如太阳能发电、小型风力发电、储能装置等，能源类型多样，难以实现大规模的经济性和有效性。

同时，能源的需求、波动性等因素也给微网管理带来了很大的挑战，如何实现微网能源的可持续性和系统的平衡性是微网发展中必须要面对的问题。

3.经济效益问题微网的建设和运行成本较高，而且存在一定的运营风险，因此，如何在保证微网安全稳定运行的前提下，最大程度的实现经济效益就成为了微网面临的挑战之一。

三、微网的应对策略1.优化微网控制系统微网控制系统的调节和管理对于微网的运行至关重要，有效的控制和管理系统可以帮助微网减少能源浪费、降低成本、提高供电可靠性等。

因此，微网要加强对微网控制系统的优化和改进，提高控制效率和管理能力。

2.提高资源利用效率为了实现能源的可持续性，微网需要有效的利用可再生能源。

对于微电网中的太阳能、风力等资源，应通过技术手段来最大化利用其产生的电力，在增加微网的经济效益的同时，提高能源的利用效率。

微电网运行与控制

作为“模范公民”时，要求微网能为大电网提供一些辅助操作，例如：参与大电网的电压和频率调节，参与维持整个电网稳定运行，提高故障承受能力等等
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3.1 微电网运行状态
• 离网状态 • 运行于孤岛模式时，微网必须能维持自己的电压和频率。在传统电网中，频率能
通过大型发电厂内拥有大惯性的发电机来维持，电压通过调节无功功率来维持。在微网中，由于采用大量电力电子设备作为接口，其系统惯性小或无惯性、过载能力差、以及采用可再生能源发电的分布式电源输出电能的间歇性和负载功率的多变性增加了微网频率和电压控制的难度。而且配电网线路阻抗呈阻性，使电压不仅与无功功率有关也与有功功率有关，控制电压需要通过控制有功和无功功率两个方面来完成。
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3.2、微电网控制方式
（一）主从控制
以中心控制器作为主控制单元
欧盟多微网项目三层控制方法
最上层为中压配电网监控中心
中间层是单个微网的中心控制器（MGCC ,micro grid central controller）
分布式电源和负荷的当地控制器（LC）
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以分布式电源作为主控制器以中心控制器作为主控制器
2.2 对等控制
分层协调控制自治协调控制
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3.2、微电网控制方式
（二）对等控制
定义：
每个分布式电源有相等的地位，没有一个单元像主控制单元或中心储能单元那样对微网有着特别重要的作用。同时这种控制方法能让微网具有“即插即用”的功能。
当微网从孤岛模式重连到大电网，如何与电网同步是其主要问题。目前，储能装置对缺少惯性的微网是维持其暂态能量平衡的必要元件。

多微网配电系统的分层孤岛运行及保护控制

多微网配电系统的分层孤岛运行及保护控制一、本文概述随着可再生能源的大规模接入和电力电子技术的快速发展，多微网配电系统已成为现代电力系统的重要组成部分。

多微网配电系统由多个微网组成，每个微网可以独立运行，也可以在必要时与其他微网或主网进行互联。

这种系统的灵活性使得它能够在不同运行条件下实现优化运行，提高电力系统的可靠性和经济性。

然而，多微网配电系统的复杂性也带来了新的挑战，特别是在孤岛运行模式下，如何确保系统的稳定运行和保护控制成为亟待解决的问题。

本文旨在研究多微网配电系统的分层孤岛运行及保护控制策略。

介绍了多微网配电系统的基本结构和运行特点，包括微网之间的互联方式、能量管理策略等。

然后，重点分析了分层孤岛运行模式下的系统稳定性问题，包括电压波动、频率偏移等，并提出了相应的优化措施。

在此基础上，研究了保护控制策略，包括故障检测、隔离和恢复等，以确保系统在发生故障时能够快速、准确地响应。

本文的研究内容对于提高多微网配电系统的稳定性和可靠性具有重要意义。

通过深入分析和优化分层孤岛运行模式下的系统性能，可以为实际工程应用提供有力支持。

本文提出的保护控制策略可以为电力系统的安全稳定运行提供有力保障。

本文的研究方法和结论对于推动多微网配电系统的发展和应用具有重要价值。

未来，随着可再生能源的进一步普及和电力电子技术的不断进步，多微网配电系统将在电力系统中发挥更加重要的作用。

因此，深入研究多微网配电系统的运行特性和保护控制策略，对于实现电力系统的可持续发展具有重要意义。

二、多微网配电系统概述随着可再生能源的快速发展和分布式发电技术的日益成熟，多微网配电系统逐渐成为了现代电力系统的重要组成部分。

多微网配电系统由多个微电网组成，每个微电网都可以独立运行，也可以与主网或其他微电网进行互联。

这种系统结构不仅提高了电力系统的灵活性和可靠性，还有助于实现可再生能源的大规模接入和高效利用。

多微网配电系统的主要特点包括：一是灵活性高，每个微电网可以根据实际需求独立运行或并网运行；二是可靠性强，当一个微电网发生故障时，其他微电网可以迅速接管负荷，保证电力系统的稳定运行；三是可再生能源接入方便，微电网可以接入风能、太阳能等多种可再生能源，提高电力系统的清洁度和可持续性。

光储微网系统并网孤岛运行控制策略

光储微网系统并网孤岛运行控制策略一、本文概述随着全球能源结构的转型和可再生能源的大力发展，光储微网系统作为一种集光伏发电、储能技术和微电网技术于一体的新型电力系统，正逐渐受到广泛关注。

光储微网系统不仅能够有效整合分布式能源，提高能源利用效率，还能在并网和孤岛两种模式下稳定运行，为现代电力系统的灵活性和可靠性提供了有力支撑。

然而，如何制定和优化光储微网系统在并网与孤岛模式下的运行控制策略，仍是一个亟待解决的问题。

本文旨在深入研究光储微网系统在并网和孤岛模式下的运行控制策略。

通过对光储微网系统的基本组成、工作原理及运行特性进行分析，结合国内外相关研究成果和工程实践经验，探讨适合我国电力系统实际情况的控制策略。

文章将重点分析并网模式下光储微网系统的功率控制、电压和频率调节等问题，以及孤岛模式下系统的能量管理、负荷分配和稳定性保障等关键技术。

还将探讨如何根据不同场景和需求，对控制策略进行优化，以实现光储微网系统的高效、安全、稳定运行。

通过本文的研究，期望能为光储微网系统的设计、建设和运营提供有益的参考和指导，推动我国可再生能源和智能电网技术的发展，为实现碳达峰、碳中和目标贡献力量。

二、光储微网系统结构及特点光储微网系统是一种集成光伏发电、储能系统和微电网技术的分布式能源系统。

其系统结构主要包括光伏发电单元、储能单元、能量管理单元和微电网控制单元。

光伏发电单元：光伏发电单元是光储微网系统的核心部分，通过光伏效应将太阳能转化为直流电能。

光伏阵列通常由多个光伏组件串联和并联组成，以满足不同光照条件下的电能输出需求。

储能单元：储能单元是光储微网系统的重要组成部分，用于存储光伏发电单元产生的多余电能。

储能单元通常采用锂离子电池、铅酸电池或超级电容器等储能设备，以实现电能的高效存储和快速释放。

能量管理单元：能量管理单元是光储微网系统的“大脑”，负责实时监测和预测系统的运行状态，根据电能需求和供给情况，制定合理的能量管理策略。

电力系统中的微电网建模和运行策略研究

电力系统中的微电网建模和运行策略研究引言：近年来，随着可再生能源的飞速发展和能源转型的推进，微电网作为一种新兴的电力系统形态，受到了广泛的关注和研究。

微电网能够将分散的可再生能源系统、分布式能源资源和负载在较小的区域内进行集中管理和运行，具备一定的独立性和可控性，对优化能源资源利用、提高电力系统的可靠性和灵活性具有重要意义。

本文旨在研究电力系统中微电网的建模方法和运行策略，以提供有关微电网研究的综述。

1. 微网的建模方法1.1 系统拓扑建模微电网的拓扑结构包括可再生能源发电单元、电池储能单元、负载单元和电网互连单元等。

建立微电网的系统拓扑模型，是进行微网研究的重要基础。

常用的方法包括基于图论的顶点和边的建模方法、基于有向无环图的建模方法等。

此外，还可以采用分布式模型和集中式模型进行微网的拓扑建模，根据研究需求选择适应的模型。

1.2 资源建模微电网的资源主要包括可再生能源和储能装置。

针对可再生能源，常用的建模方法有椭圆曲线模型、Weibull模型和Guass模型等。

而针对储能装置，可以采用等效电路模型和数学模型等进行建模。

对于微电网中各种资源的合理建模，可以为微电网的运行管理和优化提供基础。

2. 微网的运行策略2.1 控制策略控制策略是微电网运行的核心，主要包括能量管理策略、功率管理策略和频率/电压稳定策略。

能量管理策略通过合理配置可再生能源和储能装置的输出，实现微电网的自给自足或者是与电网的互动。

功率管理策略通过协调各个资源单元的运行状态，实现电力负载的平衡和功率分配的优化。

频率/电压稳定策略通过引入合适的控制算法，确保微网的频率和电压维持在合理的范围内。

2.2 调度策略微电网的调度策略主要涉及到可再生能源和储能装置的调度和能量供需平衡。

可再生能源的调度策略包括预测和优化建模方法，通过对天气预报、负载需求等因素进行预测，制定合理的发电计划。

储能装置的调度策略通过合理的充放电控制，维持微网电力负载的供需平衡。

微电网控制简介PPT

2020/3/3
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。
控制方法
PQ控制
VF控制
下垂控制
2020/3/3
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。
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
2020/3/3
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
2020/3/3
微电网定义与特点

微网的控制与保护策略研究

微网的控制与保护策略研究一、本文概述随着科技的飞速发展和人类对电力能源需求的日益增长，微网作为一种新型、分布式的发电和供电系统，其重要性和应用前景日益凸显。

微网集成了多种分布式电源、储能装置、负荷以及相应的保护和控制设备，可在大电网出现故障时孤岛运行，提供电力支持，提高供电的可靠性和灵活性。

然而，微网的复杂性和多样性也带来了诸多控制与保护方面的挑战。

因此，对微网的控制与保护策略进行深入研究和探讨，具有重要的理论和实践意义。

本文旨在全面分析微网的控制与保护策略，首先概述微网的基本概念、特点及其发展趋势，然后重点探讨微网的控制策略，包括中央控制、分布式控制和分层控制等，并对比各种控制策略的优缺点。

接着，本文将深入研究微网的保护策略，包括孤岛检测、过电流保护、低电压穿越等关键技术，并提出相应的优化方案。

通过案例分析，验证所提控制与保护策略的有效性和可行性。

本文期望能为微网的控制与保护提供有益的参考和指导，推动微网技术的进一步发展和应用。

二、微网的基本结构与组成微网（Microgrid）作为一种新型的分布式能源系统，其基本结构与组成对于理解其控制与保护策略至关重要。

微网主要由分布式电源（Distributed Generation，DG）、能量转换与存储系统、负荷、保护与控制装置以及相关的配电设施组成。

分布式电源是微网的核心部分，包括风力发电、光伏发电、小型燃气轮机、燃料电池等多种可再生能源发电技术，也可以是传统的小型火电机组或水电站。

这些电源可以根据当地能源资源的实际情况进行选择和配置，以实现能源的多元化和可持续利用。

能量转换与存储系统用于将分布式电源产生的电能进行转换和存储，以满足微网内部负荷的供电需求。

常见的能量转换设备包括逆变器、整流器等，而储能装置则主要包括电池、超级电容器、飞轮储能等。

这些设备可以有效地平滑微网的功率波动，提高电能质量和供电可靠性。

负荷是微网中的用电设备，包括居民用电、商业用电、工业用电等多种类型。